Zespół naukowców z Weill Cornell Medicine dokonał przełomu w medycynie regeneracyjnej, opracowując nową metodę namnażania ludzkich komórek śródbłonka – kluczowych składników naczyń krwionośnych – w ilościach wystarczających do zastosowań klinicznych. Dzięki zastosowaniu niewielkiej cząsteczki chemicznej możliwe stało się stymulowanie dorosłych komórek do intensywnego podziału, bez oznak starzenia czy ryzyka transformacji nowotworowej. Wyniki badań, opublikowane w Nature Cardiovascular Research, otwierają drogę do tworzenia spersonalizowanych przeszczepów naczyniowych, wspierania regeneracji narządów i leczenia chorób układu sercowo-naczyniowego.
Z tego artykułu dowiesz się…
- Na czym polega przełomowa metoda namnażania komórek śródbłonka z niewielkiej biopsji
- Dlaczego inhibitory receptora AH umożliwiają podział komórek bez starzenia i mutacji
- Jakie zastosowania kliniczne mogą mieć wyhodowane na dużą skalę komórki naczyń krwionośnych
- Co odkryli naukowcy na temat alternatywnego mechanizmu działania użytej cząsteczki
Komórki śródbłonka – niedoceniany fundament regeneracji
Komórki śródbłonka wyściełają wnętrze naczyń krwionośnych i odgrywają kluczową rolę w regulacji przepływu krwi, gojeniu ran, odpowiedzi zapalnej oraz metabolizmie tkanek. Od dawna wiadomo, że są niezbędne do tworzenia zdrowych, funkcjonalnych naczyń krwionośnych w przeszczepianych narządach. Mimo to, przez dekady możliwości ich klinicznego wykorzystania były ograniczone przez niską wydajność namnażania w warunkach laboratoryjnych.
Pomimo możliwości izolowania ludzkich komórek śródbłonka w laboratorium od ponad 50 lat – przełomu, który pierwotnie został zgłoszony przez naukowców z Weill Cornell w 1973 roku – ich wykorzystanie w terapii u ludzi było uciążliwe – podkreśla dr Shahin Rafii, główny autor badania. Nasza technologia pozwala laboratoriom klinicznym wykorzystać niewielką biopsję pobraną w gabinecie lekarskim i ostatecznie wytworzyć bilion lub więcej funkcjonalnych komórek śródbłonka, bez nabywania jakichkolwiek aberracji.
Nowa metoda: przebudzenie „uśpionych” komórek
Kluczem do sukcesu okazało się zablokowanie receptora węglowodorów aromatycznych (AH), który utrzymuje komórki śródbłonka w stanie uśpienia. Podanie dorosłym komórkom śródbłonka specjalnie dobranej małej cząsteczki hamującej ten receptor pozwoliło na ich intensywną proliferację.
To jak fontanna młodości – komórki nie starzeją się i nie stają się nowotworowe, co jest kluczowe dla terapii klinicznej – komentuje dr Rafii, dyrektor Instytutu Regeneracji Narządów Hartmana.
Zaledwie z jednej próbki tkanek, np. z tkanki tłuszczowej dorosłych, badaczom udało się wyhodować nawet 2 biliony komórek śródbłonka, czyli 100 razy więcej niż w standardowej hodowli. Komórki zachowały stabilność genetyczną, prawidłowy profil ekspresji genów i zdolność tworzenia funkcjonalnych naczyń krwionośnych.
Zaskakujący mechanizm działania cząsteczki
Zespół badawczy pod kierownictwem dr. Yanga Lina i dr. Fuqianga Genga odkrył, że mechanizm działania cząsteczki nie polega na klasycznym blokowaniu aktywności receptora AH. Zamiast tego, aktywowana została alternatywna ścieżka sygnalizacyjna, która poprawia metabolizm komórek i zmniejsza produkcję szkodliwych reaktywnych form tlenu.
To pozwala im kontynuować replikację, jednocześnie chroniąc integralność genomu – tłumaczy dr Rafii.
Dalsze badania wykazały również wzrost produkcji poliamin – cząsteczek niezbędnych do wzrostu i przeżycia komórek – co dodatkowo stymuluje namnażanie śródbłonka.
Potencjał kliniczny – regeneracja naczyń i narządów
Technologia opracowana przez naukowców z Weill Cornell może być zastosowana w wielu obszarach medycyny:
- do tworzenia naczyń krwionośnych na potrzeby transplantologii,
- do naprawy uszkodzonych tkanek u pacjentów z chorobami sercowo-naczyniowymi, cukrzycą czy przewlekłymi ranami,
- do inżynierii narządów biozgodnych, w których unaczynienie warunkuje ich przetrwanie i funkcję,
- do terapii onkologicznych, ukierunkowanych na nieprawidłowe naczynia nowotworów.
Zespół badawczy planuje obecnie analizę dokładnych mechanizmów sygnalizacji komórkowej związanych z nową ścieżką aktywowaną przez inhibitor AH. Ostatecznym celem jest wyhodowanie specyficznych dla danego narządu sieci naczyń, które będą mogły być zintegrowane z przeszczepianymi tkankami i narządami.
👉 Wyniki oraz opis badań znajdziesz pod TYM LINKIEM
Główne wnioski
- Nowa technologia pozwala namnażać komórki śródbłonka nawet do 2 bilionów z jednej próbki, przy zachowaniu ich funkcjonalności i bezpieczeństwa.
- Odkryta mała cząsteczka nie blokuje klasycznego szlaku receptora AH, lecz aktywuje alternatywne mechanizmy metaboliczne i obronne komórki.
- Namnażane komórki mogą być wykorzystane w transplantologii, leczeniu ran i chorób sercowo-naczyniowych, a także w inżynierii narządów.
- Badania otwierają drogę do projektowania unaczynionych tkanek i rozwijania spersonalizowanej medycyny regeneracyjnej na skalę kliniczną.
Źródło:
- Weill Cornell Medicine
- Nature Cardiovascular Research
