В эмбрионах мыши вырастили легкие из донорских стволовых клеток

В США зарегистрировано около 12 млн. случаев хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ), при которой в легких развивается прогрессирующее воспаление, затрудняющее дыхание и приводящее к инвалидности. Единственным способом справиться с болезнью является трансплантация донорских легких, однако из-за недостатка доноров примерно 180 тысяч пациентов ежегодно умирает, не получив лечения. Легкие — очень сложная структура из более чем 40 типов клеток, образующихся из всех трех зародышевых листков, поэтому обеспечить регенерацию методами биоинженерии крайне затруднительно. Авторы исследования, опубликованного в Nature Medicine, предложили новую стратегию решения проблемы: выращивать легкие из стволовых клеток в химерных животных.

«Многие сигнальные пути для развития легких консервативны у разных видов, от лягушек до мышей и людей, поэтому нельзя исключать идею выращивания человеческих легких в организме других животных», — говорит один из главных авторов исследования Веллингтон Кардосо.

Плюрипотентные стволовые клетки мышей-доноров, экспрессирующие ген GFP (зеленого флуоресцентного белка) инъецировали в эмбрионы мышей на стадии бластоцисты. При этом у мышей-реципиентов были инактивированы гены Fgfr2 (fibroblast growth factor receptor 2) или Ctnnb1, которые необходимы для органогенеза легких, чтобы освободить место для образования химерных легких. Стволовые клетки становились полноценными участниками эмбриогенеза: занимали свою нишу и подчинялись программе органогенеза хозяина. В итоге из инъецированных плюрипотентных клеток под действием эндогенного Fgf10 (fibroblast growth factor 10), взаимодействующего с функциональным рецептором Fgfr2 в донорских клетках, развивались полноценные легкие из флуоресцирующих клеток.

Авторы заметили, что самое эффективное образование химер происходит после инъекции плюрипотентных стволовых клеток, выращенных в среде a2i с добавлением вальпроевой кислоты (VPA) и лейкемия-ингибирующего фактора (LIF). Эпигенетический анализ показал, что клетки a2i/VPA/LIF обладают наиболее благоприятной комбинацией характеристик: гипометилирование ДНК, низкий уровень метилирования гистонов H3 и повышенное ацетилирование гистонов H4.

Эти результаты прокладывают путь к дальнейшему выращиванию легких в больших животных, сходных по размеру с человеком, для решения глобальной проблемы с нехваткой донорских органов.