Tento přístup založený na kmenových buňkách obnoví rány do zdravé kůže

Lidé s těžkými popáleninami, proleženinami nebo chronickými chorobami, jako je diabetes, jsou ohroženi rozvojem ran známých jako kožní vředy, které se mohou rozšířit přes více vrstev kůže.

Kromě toho, že jsou velmi zranitelné, mohou tyto rány vést k vážným, někdy smrtelným infekcím nebo amputacím. Typicky jsou tyto vředy léčeny chirurgickým přesazením stávající kůže za účelem pokrytí rány. Nicméně, když je vřed zvláště velký, může být náročné naočkovat dostatek kůže. V takových případech mohou vědci izolovat kožní kmenové buňky od pacienta, pěstovat je v laboratoři a transplantovat je zpět do pacienta. Tento postup je však pro pacienta časově náročný, riskantní a ne nutně účinný.

Výrazně rostoucí míra diabetu samotného podtrhuje naléhavou potřebu vyvinout nové, účinné způsoby léčby kožních vředů.

Moje laboratoř v Institutu Salk se zaměřuje na vývoj přístupů založených na kmenových buňkách pro „přeprogramování“ buněk z jednoho typu do druhého za účelem regenerativní medicíny.

Ve zprávě v deníku Příroda, popisujeme novou techniku, která přímo převádí buňky přirozeně se vyskytující v otevřené ráně na nové kožní buňky pomocí přeprogramování raněných buněk do stavu podobného kmenové buňce, ve kterém se buňky vracejí do dřívějšího, flexibilnějšího stavu, ze kterého mohou být. vyvíjet do různých typů buněk.

Masakazu Kurita, postgraduální výzkumný pracovník v mé laboratoři, který má zkušenosti s plastickou chirurgií, věděl, že kritickým krokem v hojení ran je migrace buněk podobných kmenovým buňkám zvaných bazální keratinocyty - z nedaleké nepoškozené kůže - do ran.

Bazální keratinocyty jsou prekurzory mnoha různých typů kožních buněk. Ale velké, těžké rány, jako jsou kožní vředy, již nemají bazální keratinocyty. Navíc, jak se tyto rány hojí, jsou buňky násobící se v oblasti - známé jako mezenchymální buňky - zapojeny především do uzavření rány a zánětu, ale nemohou obnovit zdravou kůži.

Chtěli jsme tyto mesenchymální buňky přeměnit na bazální keratinocyty, aniž bychom je vyndali z těla.

Abychom toho dosáhli, porovnávali jsme hladiny různých proteinů uvnitř dvou typů buněk - mesenchymálních buněk a keratinocytů - abychom zjistili, co je odlišuje, a zjistíme, co bychom potřebovali změnit, abychom přeprogramovali jeden typ buňky do druhého.

Identifikovali jsme 55 proteinů, které nazýváme „faktory přeprogramování“, které se potenciálně podílejí na určování a udržování buněčné identity bazálních keratinocytů. Prováděli jsme další experimenty na každém potenciálním faktoru přeprogramování a zúžili jsme seznam na čtyři faktory, které by in vivo v Petriho miskách transformovaly mezenchymální buňky na bazální keratinocyty. Tyto keratinocyty pak tvořily všechny buňky přítomné ve zdravé nové kůži.

Pak jsme testovali sílu těchto čtyř faktorů pro léčbu kožních vředů na myších. Jen 18 dní poté, co jsme aplikovali lokální roztok obsahující tyto čtyři faktory přímo na vředy, jsme viděli hojení. Tyto čtyři faktory přeprogramovaly mezenchymální buňky v ráně do keratinocytů, které pak vyrostly do mnoha typů buněk, které tvoří zdravou kůži, uzavírají a hojí bolest. Tyto buňky pokračovaly v růstu a spojovaly se s okolní kůží, dokonce i ve velkých vředech. Když jsme myši zkoumali o tři měsíce a šest měsíců později, viděli jsme, že nově generované buňky fungují jako zdravá kůže. Kůže hlodavců se léčí jinak než lidská kůže, takže tam nebyla žádná viditelná jizevnatá tkáň, i když tam měla být.

Další práce je nutná k zajištění bezpečnosti tohoto přístupu, zejména v mnohem delším časovém horizontu, ale jako počáteční zkouška tohoto konceptu jsou výsledky velmi slibné.

Jsme optimističtí, že náš přístup představuje počáteční důkaz principu in vivo regenerace celé trojrozměrné tkáně, podobně jako kůže, nikoli pouze jednotlivých typů buněk. Kromě hojení ran by náš přístup mohl být užitečný pro nápravu poškození kůže, proti účinkům stárnutí a pomoci nám lépe porozumět rakovině kůže.

Tento článek byl původně publikován na Konverzaci Juan Carlos Izpisua Belmonte. Přečtěte si originální článek zde.