Магия исцеления

До сих пор для борьбы с крупными пролежнями, ожогами и диабетическими язвами прибегают к помощи пластической хирургии. Но что если скоро это уйдет в прошлое? Ученые из Salk Institute разработали новую технику, которая позволяет получать новые клетки кожи из старых клеток в ране. При таком подходе клетки «перепрограммируются» и переводятся в состояние, приближающее их к стволовым. Данный метод может быть полезен для лечения различных повреждений кожных покровов, борьбы со старением и лучшего понимания рака кожи.

Эпителий, полученный с помощью превращения мезенхимальных клеток (красные) в кератиноциты (зеленые) и тем самым закрыв кожный дефект у лабораторной мыши. Источник: AAV.

«Наши наблюдения предоставляют подтверждение работы метода регенерации полноценной трехмерной структуры кожи in vivo, а не только отдельных типов клеток, как было показано ранее, — сообщает профессор Salk Institute Juan Carlos Izpisua Belmont, главный автор работы, опубликованной в Nature 5 сентября. — Это знание может быть полезно не только для усиления восстановления кожи, но и для поиска новых способов регенерации in vivo при других патологических состояниях, таких как старение, при котором механизмы репарации нарушены».

Обычно для лечения таких дефектов кожи, как язвы, применяются хирургические методы трансплантации кожи с другого участка тела на поврежденный. Тем не менее не всегда можно получить достаточное количество трансплантата в случаях, если рана слишком велика. Для таких ситуация ученые научились выращивать кожу in vitro и затем пересаживать ее. К сожалению, такая процедура требует очень много времени, что может стоить пациенту здоровья и жизни, а иногда и вовсе оказывается неэффективна.

Ученые из Salk Institute знали, что ключевым шагом в заживлении ран является миграция — или трансплантация — базальных кератиноцитов в место повреждения. Эти клетки являются предшественниками других клеток кожи. Но при глубоких повреждениях кожи базальные кератиноциты исчезают, поэтому даже если раны начинают заживать, то делящиеся клетки участвуют в процессе воспаления и скорее пытаются просто заполнить дефект, а не восстановить здоровую кожу.

В первую очередь для понимания того, как можно изменить клетки, исследователи сравнили уровни различных белков в двух типа клеток: мезенхимальных и кератиноцитах. Было выделено 55 «факторов перепрограммирования» (белки и РНК), которые предположительно отвечали за становление базальных кератиноцитов. Затем путем проб и ошибок, экспериментируя с разными факторами, команда ученых сузила количество факторов до четырех, которые участвовали в превращении в базальные кератиноциты.

Ученые точечно применили эти факторы для лечения язв у крыс, и за 18 дней восстановился здоровый эпителий. Со временем эпителий расширился и слился с окружающими тканями даже на месте крупных язв. После этого (на 3 и 6 месяцах) были проведены молекулярное, генетическое и цитологическое исследования ткани: это был здоровый эпителий.

Теперь исследователи хотят улучшить эту технологию, протестировать ее на различных видах повреждений кожных покровов, а затем, сделав ее максимально эффективной, ввести ее в практику.

Оригинальное исследование:

Masakazu Kurita, Toshikazu Araoka, Tomoaki Hishida, David D. O’Keefe, Yuta Takahashi, Akihisa Sakamoto, Masahiro Sakurai, Keiichiro Suzuki, Jun Wu, Mako Yamamoto, Reyna Hernandez-Benitez, Alejandro Ocampo, Pradeep Reddy, Maxim Nikolaievich Shokhirev, Pierre Magistretti, Estrella Núñez Delicado, Hitomi Eto, Kiyonori Harii, Juan Carlos Izpisua Belmonte. In vivo reprogramming of wound-resident cells generates skin epithelial tissue. Nature, 2018; DOI: 10.1038/s41586-018-0477-4