УЧЕНЫЕ ВЫРАСТИЛИ В ПРОБИРКЕ ПОЛНОЦЕННУЮ КОЖУ
09.06.2020
Научиться выращивать в лабораторных условиях полноценную кожу — давняя мечта специалистов реконструктивной медицины. Ожоги, рубцы, генетические заболевания, облысение — для всех этих и многих других состояний возможность выращивать здоровую кожу в пробирке может стать спасением.
Группа ученых из ведущих университетов США использовала в своем исследовании плюрипотентные стволовые клетки человека, делением и дифференцировкой которых специалисты управляли с помощью пошаговой модуляции сигнальных путей. На начальном этапе они индуцировали формирование эктодермального ростка, а именно клеток предшественников эпидермиса и нервного гребня, из которого в дальнейшем получили мезенхимальные клетки. Для этого они в четкие сроки стимулировали или ингибировали сигнальные пути ключевых факторов роста, таких как TGFβ (фактор роста опухолей бета), FGF (фактор роста фибробластов), костный морфогенетический белок (BMP) и др., в итоге сформировав сферический клеточный агрегат.
На протяжение 5 месяцев инкубации исследователи наблюдали появление в этом сферическом органоиде многослойного эпидермиса, богатой жиром дермы и пигментированных волосяных фолликулов, снабженных сальными железами. Также была сформирована сеть сенсорных нейронов и Шванновских клеток, образующих пучки, подходящие к клеткам Меркеля волосянных фолликулов — системы, отвечающей за восприятие прикосновений.
Сравнение сроков естественного и in vitro эмбриогенеза
Скорость развития клеток соответствовала естественной, культивирование продолжалось 140 дней (в образцах, пробывших в пробирке более 150 дней, начались дегенеративные изменения, исходя из чего можно предположить, что этот срок — критический для роста in vitro), после чего органоиды были имплантированы в кожу мышей. Исследование транскриптома пересаженной кожи показало, что она примерно соответствует коже лица плода во втором триместре. Несмотря на то, что в некоторых случаях волосы в пересаженных участках выпали, у части животных они сохранялись и продолжали рост. Это подтверждает, что такие сфероподобные органоиды кожи могут разворачиваться и интегрироваться в живую кожу в месте раны.
Разумеется, это только первая подобная работа, но перспективы, которые она открывает — вдохновляют. Длительные сроки культивирования, необходимые для полноценного развития всех структур кожи, ограничивают использование технологии в лечении ожогов, однако замещение рубцовой ткани, коррекция облысения — все это имеет довольно большие перспективы. Возможность выращивать полноценную кожу в пробирке — имеющую нормальную структуру, чувствующую прикосновения и выделяющую себум, большой шаг в реконструктивной медицине. Кроме то, такие полноценные органоиды смогут помочь в исследовании различных методов лечения кожной патологии и разработке новых лекарств.
Источник:
Lee J., Rabbani C.C., Gao H. et al. Hair-bearing human skin generated entirely from pluripotent stem cells. Nature 2020 June 3.
