Текст уведомления здесь

Ученые вырастили работающие мышцы из клеток кожи и крови

Ученые из США впервые синтезировали работающую мышцу из образцов крови и кожи пациентов. Этот метод имеет большие перспективы для лечения редких мышечных заболеваний.
Добавить в закладки
Комментарии

Получение искусственных донорских мышц —важная задача, которая облегчит лечение множества заболеваний, таких как диабет, мышечные и скелетные дистрофии, болезнь Хантингтона, не говоря уже о последствиях различных травм. Однако синтезировать подобные мышцы не так просто.

Обычно ученые начинают растить мышцы из стволовых клеток либо из так называемых мышечных миобласт — клеток, которые уже продвинулись дальше стадии стволовых, но еще не стали зрелыми мышечными волокнами. Это сопряжено с рядом трудностей: как правило, такие клетки плохо переносят условия in-vitro-экперимента, быстро теряя свой «стволовой» потенциал. До недавнего момента никому не удавалось сгенерировать достаточное количество мышечных клеток. Кроме того, подобные клетки тяжело получить у пожилых или тяжело больных пациентов.

Группа Ненада Бурсака из Университета Дюка в США работает над созданием искусственных мышц уже более 15 лет. Однако в прошлом году ученые совершили настоящий прорыв: им впервые удалось вырастить работающие мышцы из полученных у человека плюрипотентных стволовых клеток, которые могут дифференцироваться во все типы клеток, кроме клеток внезародышевых органов. Особенность метода в том, что ученые берут клетки из взрослых немышечных тканей, таких как кожа или кровь, и перепрограммируют их особым образом, чтобы вернуть к изначальному плюрипотентному состоянию. Затем в процессе роста полученные клетки обрабатывают специальным веществом под названием Pax7, которое сигнализирует клеткам, что они должны становиться мышечными. Другим изобретением группы Бурсака оказалась оригинальная трехмерная матрица-каркас для роста волокон (до этого авторы использовали двухмерные каркасы).

В результате ученым впервые удалось получить полностью работающие мышечные волокна (рост занимает от двух до четырех недель). Полученные мышцы могут быть пересажены мышам и выживают в их организме в течение как минимум нескольких недель, постепенно интегрируясь в их в нативную мышечную ткань.

Сейчас Бурсак и его команда планируют усовершенствовать свою технику получения искусственных мышц, чтобы использовать ее для лечения различных заболеваний.

«Лечение редких мышечных заболеваний представляет для нас особый интерес, — говорит Бурсак. — Когда ребенок страдает, например, мышечной дистрофией Дюшенна, не так просто получить у него клетки, иногда это еще и жестоко. С помощью нашей техники мы можем просто взять небольшой образец кожи или крови, вернуть клетки в плюрипотентное состояние и в итоге получить неограниченный запас новых работающих мышц».

Исследование опубликовано в журнале Nature communications.

Ранее Тайваньские ученые сконструировали искусственную мышцу для роботов из клеток.

Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Иммунитет реагирует на фастфуд как на инфекцию

Ученые из Норвегии, Германии, Нидерландов и США обнаружили, что организм реагирует на потребление нездоровой пищи так же, как и на бактериальную инфекцию, причем иммунитет после этого долго остается в гиперактивном состоянии.
Добавить в закладки
Комментарии

С помощью иммунитета живые организмы защищают себя от вредного воздействия чужеродных веществ и патогенных микроорганизмов. Любые отклонения от нормальной работы иммунной системы в сторону усиления или ослабления для организма опасны. Чрезмерно усиленный иммунинет может начать атаковать здоровые клетки организма. Кроме этого, гиперактивация иммунитета сопровождается воспалением, которое связано со многими болезнями.

Ранее проведенные исследования уже показали, что в ответ на чрезмерное потребление сладкого в организме начинает развиваться иммунная реакция, включающая воспалительный ответ. В новом исследовании команда иммунологов проверила, какое действие оказывает на иммунитет потребление продуктов из «западной диеты» («фастфуда»).

Для своего эксперимента ученые посадили подопытных мышей на рацион с увеличенным содержанием жиров, сахара и очищенных от клетчатки зерновых продуктов. После четырех недель такого питания в организме мышей ученые зафиксировали изменения, связанные с иммунитетом.

Так, у них повысились уровни веществ, участвующих в иммунном ответе и связанных с воспалением, — цитокинов и белков острой фазы. Также ученые зафиксировали в крови мышей увеличение числа иммунных клеток — гранулоцитов и моноцитов. Так как эти клетки образуются в костном мозге из клеток-предшественников, ученые предположили, что «западная диета» должна была активировать у мышей гены, ответственные за синтез этих клеток. И проведенный геномный анализ подтвердил это предположение. [ ... ]

Читать полностью

Слизевики травят бактерий цинком

В этом клетки этих необычных организмов сходны с человеческими макрофагами.
Добавить в закладки
Комментарии

Сотрудница Института цитологии РАН Вера Калинина вместе с учеными из Женевского университета исследовала необычную стратегию охоты на микроорганизмы слизевика Dictyostelium discoideum. Его клетки закачивают ионы цинка Zn2+ в специальные органеллы, куда затем доставляют захваченные бактериальные клетки, и убивают микробов повышенной концентрацией этого металла. Такой механизм избавления от микроорганизмов ранее был известен только для фагоцитов животных, в том числе макрофагов млекопитающих. С препринтом научной статьи можно ознакомиться на сервере biorXiv.

Слизевики — необычная сборная группа организмов, которую иногда относят к простейшим. Это организмы из множества клеток, которые при необходимости могут отделяться друг от друга и жить самостоятельно. Клетки слизевиков больше всего похожи на амеб и питаются сходным образом — захватывают бактерии и переваривают их. Если амебы объединяются в колонию, пищу добывают не все клетки. То есть между составляющими слизевика появляется примитивное «разделение труда», а это один из первых шагов на пути к настоящей многоклеточности.

Захват и поглощение бактерий происходит путем фагоцитоза: часть тела клетки подается к поедаемому объекту, окружает его со всех сторон и в конечном счете погружает в саму клетку. Так фагоцитированный объект оказывается окружен мембраной и теперь вместе с ней составляет органеллу под названием фагосома. Затем с фагосомой сливается мембранный мешочек с пищеварительными ферментами и некоторыми другими веществами внутри — лизосома. Вместе они образуют пищеварительную вакуоль, в которой еда (в данном случае бактериальная клетка) погибает, если она еще жива, и буквально разбирается на части.

В человеческом и во многих других сложно устроенных организмах фагоцитозом занимаются специальные клетки. Один из их типов — макрофаги. Эти клетки иммунной системы захватывают и нейтрализуют потенциально опасные бактерии. Несколько лет назад стало известно, что нейтрализация бактерий происходит во многом за счет отравления их цинком. Макрофаги накачивают ионы этого металла в фагосомы за счет действия цинковых транспортеров — белков, переносящих ионы Zn2+ через клеточные мембраны с затратой энергии. Однако бактерии, в частности возбудитель туберкулеза Mycobacterium tuberculosis, разработали стратегии защиты от убийства макрофагами. Они имеют собственные белки-транспортеры, «выбрасывающие» Zn2+ из их клеток. [ ... ]

Читать полностью

Клеточная карьера: из кожи — в кишечник

Клетки кожи превратились в клетки кишечника — в этом им помогли ДНК-штрихкоды и генеалогические деревья

На репрограммирование клеток возлагают большие надежды, но оно до сих пор работает неэффективно. Кроме того, до конца неясно, как оно вообще происходит. Ученые придумали новый способ следить за клетками: они ввели в них уникальные ДНК-метки («штрихкоды»). Это позволяет им в конце эксперимента определить предков каждой клетки и выяснить, в какой момент они «свернули не туда».
Добавить в закладки
Комментарии

История репрограммирования клеток началась с Синъя Яманаки, который научился превращать дифференцированные клетки взрослого человека в клетки зародыша (индуцированные плюрипотентные стволовые клетки). Для этого он использовал четыре белка, которые раскручивали ДНК клеток и делали доступными «молчащие» у взрослых зародышевые гены. Из полученных стволовых клеток начали выращивать разные ткани и органы, генетически идентичные клеткам пациента. В этом году уже стартовали первые испытания нервных клеток, полученных таким образом, для лечения болезни Паркинсона.

Позже оказалось, что необязательно превращать клетки в зародышевые, а можно попробовать сразу получить клетки требующейся ткани. Этот вид репрограммирования называют трансдифференцировкой. Для этого достаточно раскрутить ДНК и одновременно активировать нужные гены, характерные для клеток этого типа. Однако все это очень низкоэффективные процедуры: полезный выход, как правило, не превышает нескольких процентов. И если мы хотим понять причины этого, то нужно научиться контролировать состояние клеток на каждом этапе пути.

Группа американских ученых в статье в Nature предложила свой вариант слежки за клеточной судьбой. Они брали фибробласты из кожи мышей и пытались превратить их в клетки — энтодермальные предшественники (из которых у зародыша развиваются кишечник и пищеварительные железы). А чтобы следить за их судьбой, время от времени в каждую клетку с помощью вируса встраивали уникальный маркер ДНК (так называемый ДНК-штрихкод). Этот штрихкод экспрессировался наравне с другими генами, работающими в клетке. Эту технологию они назвали мечением клеток (CellTagging).

Репрограммирование клеток занимает примерно месяц. Каждые три-шесть дней ученые отбирали несколько клеток из общей массы и проверяли, какие гены в них активны и какие штрихкоды они содержат. К концу месяца получилось генеалогическое дерево из штрихкодов: можно посмотреть, какие гены работали в каждой предковой клетке и получилось ли у ее потомков превратиться в клетку кишечника. По результатам можно определить гены, которые заведомо мешают репрограммированию. Один такой ген, Mettl7al, ученые уже обнаружили. Возможно, впоследствии мы научимся выключать эти гены и превращать кожу в кишечник эффективнее. А еще с помощью этого же метода можно будет строить генеалогические деревья для раковых клеток и искать конкретную причину их трансформации. [ ... ]

Читать полностью