Применение iPS-клеток для восстановления гемопоэза на модели серповидно-клеточной анемии у мышей

тттт

ш

Новости клеточных технологий

Применение iPS-клeтoк для восстановления гемопоэза на модели серповидно-клеточной анемии у мышей

Показано, что фибробласты человека и мыши можно «перепрограммировать» в клетки, подобные ЭСК, однако, терапевтический потенциал таких клеток в настоящее время не изучен [1, 2].

Группа исследователей под руководством R. Jaenish на модели серповидно-клеточной анемии у мышей показала, что трансплантация гемопоэтических стволовых клеток (ГСК), полученных от репрограммированных ЭСК-подобных клеток (iPS-клeтoк) позволяет избежать скорой гибели подопытных животных.

Авторы использовали «гуманизированную» модель серповидно-клеточной анемии. У животных линии С57Ь1аск6/ 129Sv F1 - генетически идентичные мыши-реципиенты линии ген мышиного а-глобина был заменен на человеческий, и нормальный ген мышиного р-глобина, заменен на дефектные человеческие Ау и ps гены. У мышей, гомозиготных по человеческому аллелю ps, через некоторое развивалась серповидно-клеточная анемия. Именно этих животных использовали в качестве доноров фибробластов.

Как и в предыдущей работе, авторы из фибробластов получали iPS клетки путем трансдукции ретровирусным вектором и селекции на среде с неомицином. Отобранные колонии имели ЭСК-подобную морфологию и экспрессировали АР, SSEA1 и Ыапод. Полученные линии коммитировали в гемопоэтическом направлении и подвергали генетической коррекции дефектные гены глобина. Для этого проводили электропорацию клеток выбранной линии с конструктом, несущим ген нормального человеческого глобина рА.

Полученные после трансдукции клетки характеризовались экспрессией CD41 и с-кй, которые являются маркерами ГСК. Кроме того, клетки формировали колонии на метилцеллюло-зе, что также отличает клетки гемопоэтического ряда.

Контролем на всех этапах эксперимента служили ранее полученные линии ЭСК мыши.

Исследуемые клетки (как экспериментальные, так и контрольные) трансплантировали летально облученным мышам. Как в опытной, так и в контрольной группе происходило

Схема мероприятий для коррекции серповидно-клеточной анемии

Клеточная трансплантология и тканевая инженерия Том III, № 1, 2008

I I I I I I I 4. I   ИПТІ

Новости клеточных технологий

восстановление нормального кроветворения. Метод проточной цитометрии позволил подтвердить, что миелоидные клетки формировались за счет введенных ГСК. О функциональной активности клеток свидетельствовало отсутствие в крови реципиентов аномальных форм человеческого Р-глобина (НЬА и HbS).

Все гематологические и физиологические показатели (масса животных, количество дыхательных движений в мин. и др.) пришли в норму. Несмотря на то, что ни у одного из подопытных животных не было обнаружено образования опухолей - «тератом» (образование которых также является характеристикой истинных ЭСК), исследователи не могут исключить этого в дальнейшем, на более поздних сроках.

Авторы предлагают следующую последовательность терапевтических мероприятий для коррекции серповидно-

клеточной анемии и др. гематологических заболеваний (рис.):

- репрограммирование (мутантных) донорских фибробластов в iPS-клетки;

- коррекция генетического дефекта с помощью гомологичной рекомбинации;

- дифференцировка полученных iPS-клеток в направлении гемапоэтических клеток-предшественников;

- трансплантация гематопоэтических клеток после тотального облучения донору.

Таким образом, совместное использование iPS-клеток и генной терапии позволяет добиться значительных успехов при лечении серповидно-клеточной анемии у мышей. Кроме того, работа позволяет сравнивать эффективность применения iPS с эффективностью применения ЭСК [3], и дает сделать вывод об их аналогичной эффективности.

ЛИТЕРАТУРА:

1 .Wemig M., Meissnen A., Foreman R. et al. In vitro reprogramming of fibroblasts into a plunipotent ES—cell—like state. Nature 2007; 448(7151): 318-24.

2.Takahashi K., Yamanaka S. Induction of plunipotent stem cells from mouse

embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell 2006; 126: 663-76.

3.Wu L.C., Sun C.W., Ryan T.M. et al. Correction of sickle cell disease by homologous recombination in embryonic stem cells. Blood 2006; 108(4): 1183-8.

Подготовила B.C. Мелихова

По материалам: Hanna J., Wernig M., Markoulaki S. et al. Treatment of sickle cell anemia mouse model with iPS cells

generated from autologous skin. Science 2007; 318: 1920-23

ТКАНЕВАЯ ИНЖЕНЕРИЯ

Перфузионная модель артифициального сердца

Попытки создать функциональный эквивалент миокарда обычно наталкивались на невозможность восстановления коронарного кровотока, повторения его ангиоархитекто— ники и собственной проводящей системы [1 ]. Поэтому до настоящего времени в литературе появлялись работы посвященные созданию тканеинженерных конструкций, толщина которых обеспечивала бы выживаемость клеток после трансплантации в функционирующее сердце [2, 3]. Как известно, одним из методов, позволяющих обеспечить био— артифициальный орган по всей толщине сосудистой сетью, является метод реперфузии сосудистого русла девитализи— рованного органа суспензионной культурой эндотелиальных клеток. К приносящей артериальной ветви подсоединяется канюля, через которую под давлением производится перфузия среды содержащей эндотелиальные клетки, тогда как основные функциональные клетки органа вносятся в него в коллагеновом или фибриновом геле [4].

В недавнем номере журнала Nature опубликовано исследование научной группы D. Taylor из университета Мин— несоты по получению функционального сердца методом реперфузии и ретрансплантации кардиомиобластов. Полученные от взрослых особей 28 сердец были девитализи— рованы, отмыты и заселены эмбриональными крысиными

ЛИТЕРАТУРА:

1. Caspi O., Lesman A., Basevitch Y. et al. Tissue engineering of vascularized cardiac muscle from human embryonic stem cells. Circ. Res. 2007; 100: 263—72.

кардиомиоцитами. Заселение эндотелиальными клетками сосудистого русла было выполнено путем подключения к аорте проточной перфузионной системы с отводом жидкости через полость правого желудочка. Кардиомиобласты были инъецированы в толщу миокарда. Через некоторое время подключали кардиостимулятор и обеспечивали пульсирующий ток среды. В результате была получена функционирующая модель сердца с сосудистой сетью и миокардом, отвечающим ритмичными физиологическими сокращениями в ответ на стимуляцию.

Таким образом, передовые технологии тканевой инженерии III поколения позволили воплотить в жизнь идею функционирующего сердца. В дальнейшем следует ожидать исследований, связанных с трансплантацией данной модели, хотя использование этой технологии без изменений сопряжено с необходимостью использования как минимум иммунодефицитных животных или перехода на аутогенный клеточный материал. Без сомнения данное исследование является революционным, даже если рассматривать данную модель артифициального сердца в качестве тест-системы для медицинской фармакологии, актуальность которой также не подвергается сомнению [5].

2. Siepe M, Giraud MN, Liljensten E. et al. Construction of skeletal myoblast-based polyurethane scaffolds for myocardial repair. Artif. Organs 2007; 31 (6): 425-33.

3. Gaballa M.A., Sunkomat J.N., Thai H. et al. Grafting an acellular 3dimensional collagen scaffold onto a non-transmural infarcted myocardium

Клеточная трансплантология и тканевая инженерия Том III, № 1, 2008

А