Сигнал стволовых клеток приводит в движение новое здание кости
                Формирование костей в позвоночнике крысы. Предоставлено: Аарон Джеймс, Медицина Джона Хопкинса.

В экспериментах на крысах и клетках человека исследователи в области медицины Джона Хопкинса утверждают, что они добавили доказательства того, что сигнал клеточного белка, который управляет образованием костей и жира в отдельных стволовых клетках, можно манипулировать для формирования костей. Они утверждают, что при использовании в организме человека белок, известный как WISP-1, может помочь быстрее заживать переломам, ускорить хирургическое восстановление и, возможно, предотвратить потерю костной массы из-за старения, травм и нарушений.
                                                                                       

Отчет об экспериментах был опубликован онлайн 23 октября в журнале Scientific Reports.

«У наших костей ограниченный пул стволовых клеток, из которых можно извлечь новые кости», — говорит доктор медицинских наук, доцент, доктор медицинских наук, доцент кафедры медицины Университета Джонса Хопкинса и старший научный сотрудник Аарон Джеймс. автор. «Если бы мы могли уговорить эти клетки к судьбе костных клеток и избавиться от жира, это было бы большим достижением в нашей способности укреплять здоровье костей и их заживление».

Регенеративная группа клеток, известная под общим названием стволовые клетки, обладает потенциалом развития в различные типы клеток, включая клетки, из которых состоят живые ткани, такие как кости. Ученые долго искали способы манипулирования путем роста и развития этих клеток, как в живом животном, так и в лаборатории, для восстановления или замены ткани, утраченной в результате заболевания или травмы.

Предыдущие исследования, проведенные другими, указывает Джеймс, показали, что определенный тип стволовых клеток — периваскулярные стволовые клетки — способны превращаться в кости или в жир, и с тех пор многочисленные исследования были направлены на углубление понимания того, какие сигнальные белки управляют это изменение развития.

Из своих прошлых исследований Джеймс также знал, что белок WISP-1 играет ключевую роль в управлении стволовыми клетками.

В своих новых экспериментах Джеймс и его команда генетически сконструировали стволовые клетки, собранные у пациентов, чтобы блокировать выработку белка WISP-1. Глядя на активность генов в клетках без WISP-1, они обнаружили, что четыре гена, которые вызывают образование жира, были включены на 50-200 процентов выше, чем контрольные клетки, которые содержали нормальные уровни белка WISP-1.

Сигнал стволовых клеток приводит в движение новое здание кости
                Белок WISP-1 (фиолетовый) в кровеносных сосудах человека. Предоставлено: Аарон Джеймс, Медицина Джона Хопкинса.

Затем команда сконструировала стволовые клетки жировой ткани человека для выработки большего количества белка WISP-1, чем обычно, и обнаружила, что три гена, контролирующих формирование кости, стали в два раза активнее, чем в контрольных клетках, и гены, управляющие жиром, такие как активируемый пролифератором пероксисом. рецепторная гамма (PPARγ) снизилась по активности в пользу «костных генов» на 42 процента.

Получив эту информацию, исследователи разработали эксперимент, чтобы проверить, можно ли использовать белок WISP-1 для улучшения заживления костей у крыс, перенесших тип спондилодеза, — операцию, часто выполняемую для людей, чтобы облегчить боль или восстановить стабильность, соединив два позвонка с металлическим стержнем так, чтобы они выросли в одну кость. По данным Агентства США по исследованиям и качеству здравоохранения в США, в США ежегодно проводится 391 000 операций сращения позвоночника.

«Такая процедура требует огромного количества новых костных клеток», — говорит Джеймс. «Если бы мы могли руководить созданием костных клеток в месте слияния, мы могли бы помочь пациентам быстрее восстановиться и снизить риск осложнений».

В своих экспериментах исследователи имитировали хирургическое вмешательство человека на крысах, но, кроме того, они вводили — между слитыми позвоночными костями — стволовые клетки человека с включенным WISP-1.

Через четыре недели исследователи изучили спинномозговую ткань крыс и наблюдали сохранение высоких уровней белка WISP-1. Они также наблюдали образование новой кости, успешно сращивая позвонки, в то время как крысы, не обработанные стволовыми клетками, производящими WISP-1, не показали какого-либо успешного слияния кости за время наблюдения исследователей.

«Мы надеемся, что наши результаты будут способствовать развитию клеточной терапии, способствующей образованию костной ткани после таких операций, как эта, а также другим травмам и заболеваниям скелета, таким как переломы костей и остеопороз», — говорит Джеймс.

По данным Управления генерального хирурга, 1,5 миллиона американцев ежегодно страдают от переломов костей. Джеймс предупреждает, что, хотя пересадка стволовых клеток в пораженные кости для их заживления становится все более популярной терапевтической целью, она еще не была доказана безопасной или эффективной для людей.

Исследователи также планируют изучить вопрос о том, может ли снижение уровня белка WISP-1 в стволовых клетках преимущественно способствовать развитию жировых клеток для заживления ран мягких тканей./p>




Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *