Универсанты нашли способ превращения стволовых клеток в донорские ткани с максимальной приживаемостью

Одна из проблем современной трансплантологии — в низкой приживаемости тканей. Если донорная ткань получена не от реципиента или его родственника, высока вероятность отторжения клеток иммунной системой организма. Решение этой задачи отыскивается в природе: организм матери, когда в нем зарождается новая жизнь, не отторгает плаценту — хотя наполовину она состоит из чужеродных клеток.

Плацента, как мозаика, образована частично клетками плода и частично клетками матери. Но иммунная система матери умерщвляла бы половину клеток, если бы не было механизма, который помогал бы им приживаться. Однако такой механизм есть. Есть белок HLA-G, который обеспечивает толерантность генетически чужеродным клеткам.

Капитан команды проекта, магистрант направления «Биология» Иван Воропаев

Для создания донорских тканей сегодня используют плюрипотентные стволовые клетки, которые при соблюдении определенных условий могут дифференцироваться во все виды клеток организма. Говоря иначе, это клетки, потенциально способные превращаться в любые другие. Однако полученный из плюрипотентных клеток материал с высокой долей вероятности будет отторгаться реципиентом. Чтобы этого не происходило, студенты встроили в геном плюрипотентных клеток ген HLA-G c конститутивным промотором — регуляторным участком в цепочке нуклеотидов, позволяющим гену экспрессироваться в любом типе ткани. Это значит, что белковый продукт гена HLA-G сможет проявляться во всех тканях взрослого организма. «Любые типы клеток, которые мы получим, будут защищены от иммунной системы», — подчеркивает Иван Воропаев.

Другая проблема, которая сегодня возникает при донорском использовании плюрипотентных клеток, — в опасности образования опухоли у реципиента. Дело в том, что не все стволовые клетки дифференцируются. Часть может остаться стволовыми и впоследствии — уже в организме — «превратиться» совершенно непредсказуемо. То есть, например, в коже могут образоваться клетки печени, а в поджелудочной железе — мышцы. Если такое произойдет, в организме образуется тератома, опухоль, фактически это первая стадия онкологического заболевания.

Команда предлагает решить проблему, добавив в структуру клеток еще один ген — тимидинкиназы. После дифференциации клетки нужно поместить в среду с противовирусным препаратом ганцикловиром: он делает тимидинкиназу токсичной для клеток, в которых она содержится. Таким образом, недифференцировавшиеся стволовые клетки с тимидинкиназой на такой среде убьют себя сами, и риск возникновения в организме тератомы исчезнет. Такой способ, как говорит Иван Воропаев, позволяет значительно быстрее и дешевле отделить дифференцированные клетки от плюрипотентных, что в перспективе позволит сделать донорские ткани доступными для большего числа людей.

Замысел студентов заключается в том, чтобы создать линию универсальных индуцированных плюрипотентных клеток, которая позволила бы поставить «на поток» создание донорских тканей.

«Если мы получаем универсальную донорную линию, которая позволит создать ряд дифференцированных клеток — нейроны, мышцы, клетки поджелудочной железы, клетки печени, — их можно будет трансплантировать каждому человеку, не задумываясь о том, подойдут они ему или нет. Это в перспективе сильно унифицирует технологию, сделает ее более дешевой. То есть мы получим конвейерное производство вместо индивидуального», — объяснил капитан команды проекта Иван Воропаев.

В перспективе полученную донорную линию плюрипотентных клеток можно будет использовать для помощи людям с диабетом 1 типа. Это заболевание характеризуется гибелью бета-клеток поджелудочной железы, которая вырабатывает в организме инсулин. Причина — в иммунной атаке организма. Внедренный студентами в геном клеток донорной линии ген HLA-G позволит получить клетки поджелудочной, способные отражать сопротивление иммунитета пациента.

Первые этапы работы уже пройдены, получены клетки универсальной донорной линии, и до финала планируется доказать у них наличие мРНК гена HLA-G. Это позволит косвенно доказать наличие белкового продукта гена HLA-G. В дальнейшем студенты рассчитывают, что проектом заинтересуются большие фармкомпании, которые помогут проведению крупных лабораторных, доклинических и клинических исследований технологии.

Вместе с капитаном команды Иваном Воропаевым над проектом работают еще два студента магистратуры направления «Биология», Дмитрий Грехнев и Михаил Гордеев, а также студентка направления «Лечебное дело» Татьяна Кощеева и магистрант направления «Медиакоммуникации» Алина Соколова. Научный руководитель проекта — Алексей Томилин, заведующий лабораторией клеточной и молекулярной биологии, профессор, доктор биологических наук, член-корреспондент РАН. Работа по проекту осуществляется на базе лаборатории молекулярной биологии стволовых клеток Института цитологии РАН.