Ученые Школы медицины Стэнфордского университета (Stanford University School of Medicine) разработали быстрый и эффективный метод перепрограммирования клеток, извлеченных из липосакционных аспиратов, в клетки печени. Эта разработка несет в себе огромный потенциал для развития регенеративной медицины. Новый метод описан в статье, опубликованной в журнале Cell Transplantation.

Эксперименты проводились на мышах, но стволовые клетки жировой ткани брались из человеческих липосакционных аспиратов и стали клетками очень близкими к человеческим гепатоцитам. Этот метод отличается от тех, в которых клетки печени создаются из эмбриональных стволовых клеток (ЭСК) или индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК). Хотя и ЭСК, и ИПСК плюрипотентны и могут, в принципе, дифференцироваться в клетки любого типа, с ними связан серьезный риск развития раковых опухолей.

Все аспекты нового метода дифференциации стволовых клеток жировой ткани в клетки печени могут быть адаптированы к использованию на организме человека, рассказывает о своем исследовании его руководитель профессор анестезиологии Гэри Пельц (Gary Peltz), MD, PhD. Все, что нужно сделать для получения стволовых клеток жировой ткани, это просто выделить их из нее. Весь процесс от начала до конца занимает девять дней – достаточно быстро, чтобы успеть восстановить ткань печени пациента при остром отравлении. В противном случае такой больной неизбежно умрет в течение нескольких недель, и его единственной надеждой остается трансплантация печени.

Спасающая жизни трансплантация, тем не менее, является сложным, рискованным и чреватым последствиями методом. Как правило, реципиент обречен на пожизненный прием иммунодепрессантов для предотвращения отторжения органа.

«Мы считаем, что наш метод может быть переведен в клинику», – оценивает перспективы своей разработки Пельц. «А так как новая печеночная ткань развивается из собственных клеток человека, мы не думаем, что сохранится необходимость назначения иммунодепрессантов».

Клетки печени – это не то, во что с охотой превращаются стволовые клетки жировой ткани. Однако профессор Пельц и его коллеги знали, что это возможно. В 2006 году японскими учеными уже был разработан метод перепрограммирования жировых стволовых клеток, полученных из липосакционных аспиратов, в клетки, подобные клеткам печени (так называемые i-Heps – индуцированные гепатоциты). Но этот метод, основанный на химической стимуляции, требует 30 и более дней и неэффективен; он не позволяет получить достаточное количество клеточного материала для восстановления органа.

Профессор Пельц и его коллеги использовали другую методику – сферической культуры. Вместо плоских поверхностей чашек Петри она предусматривает культивирование стволовых клеток – в данном случае жировых – в жидкой суспензии, где они образуют сфероиды.

Исследователям удалось сократить время трансформации клеток до 9 дней и достичь эффективности в 37 процентов. Для сравнения, разработанный японскими учеными метод и iPS-клетки дают значительно более низкий выход i-Heps (12 процентов). Более того, с момента опубликования исследования группа Пельца достигла еще более высокого результата, повысив эффективность процесса до 50 и более процентов за 7–8 дней.

Получив достаточное количество клеток, исследователи протестировали их возможности на иммунодефицитных лабораторных мышах, организм которых не отторгает человеческие трансплантаты. Они ввели в печень мышей по 5 миллионов i-Heps и через четыре недели обнаружили в крови животных белок (человеческий сывороточный альбумин), который вырабатывается только клетками печени человека. В крови присутствовало значительное количество человеческого сывороточного альбумина, которое почти утроились за следующие четыре недели. Такие уровни этого белка соответствуют заселению новыми человеческими печеночными клетками примерно 10–20 процентов объема предварительно разрушенной мышиной печени.

Изучение самих органов показало, что трансплантированные клетки интегрировались в печень, экспрессировали уникальные поверхностные маркеры зрелых человеческих гепатоцитов и образовывали многоклеточные структуры, необходимые для формирования человеческих желчных протоков. Другие тесты продемонстрировали, что полученные методом сферической культуры i-Heps ближе к человеческим гепатоцитам, чем i-Heps из iPSCs.

Важно отметить, что через два месяца после введения i-Heps из сферической культуры не демонстрировали никаких признаков туморогенности. В то же время у мышей, которым вводились i-Heps из iPS-клеток, в течение трех недель развивались многочисленные опухоли.

Здоровая печень человека весом 1500 граммов примерно в 800 раз больше печени мыши (1.8 г) и состоит из 200 миллиардов клеток.

«Чтобы добиться успеха, мы должны восстановить около половины клеток пораженной печени», – поясняет Пельц. По его словам, методика сферической культуры позволяет получить из 1 литра липосакционного аспирата (результат одной процедуры) около миллиарда пригодных для трансплантации i-Heps. Дальнейшее увеличение их количества – до 100 миллиардов – происходит уже за счет размножения введенных в орган клеток. Этого должно хватить, чтобы отказаться от трансплантации печени.

Группа профессора Пельца занимается оптимизацией культуры и методик введения клеток, ведет переговоры с U.S. Food and Drug Administration и готовится к проведению тестов на безопасность на крупных животных. По оценкам ученого, новый метод может быть готов к проведению клинических испытаний в течение двух-трех лет.

Оригинальная статья: Enabling Autologous Human Liver Regeneration With Differentiated Adipocyte Stem Cells. Cell Transplantation, October 2013