Биологи создали нокаутированные стволовые клетки без ресничек
Реснички, или цилии — нитевидные структуры на поверхности клеток, которые выполняют ряд важных функций. Чтобы исследовать роль ресничек в развитии наследственных болезней вроде поликистоза почек, ученые создали стволовые клетки без этих структур.
Реснички представляют собой жесткие тонкие выросты, расположенные на поверхности большинства клеток человека, в частности эпителия, которым выстланы слизистые оболочки. Как правило, они способны двигаться, совершая так называемые биения, и выполняют в теле человека ряд важных функций.
Однако при некоторых редких заболеваниях, так называемых цилиопатиях, происходит нарушение структуры ресничек и их работы. Среди них выделяется поликистозная болезнь почек, при которой изменяется форма почечных канальцев, а сама почка покрывается множеством кист — полостей, заполненных жидкостью. Такие «пузыри» развиваются из раздутых и неработающих канальцев и постепенно нарушают еще и функционирование соседних, здоровых.
В новом исследовании ученые нокаутировали, то есть удалили, реснички у плюрипотентных стволовых клеток человека. Далее их использовали как основу для создания органоидов — маленьких подобий органов, состоящих из тех же клеток. В результате у этих мини-органов возникло состояние, подобное настоящим цилиопатиям.
«Мы пытаемся разобраться, зачем нужны реснички, поэтому уничтожили их в этих клетках, — рассказал Бенджамин Фридман (Benjamin Freedman) из Медицинской школы Университета Джорджа Вашингтона (США), один из авторов новой публикации в Nature Biomedical Engineering. — Нам хотелось узнать, могут ли такие клетки воспроизвести симптомы цилиопатий, при которых тоже нет ресничек. Разумеется, когда мы превратили эти клетки в ткани и органоиды (тканеподобные структуры), они соответствовали поликистозу почек и нарушениям развития мозга».
Профессор Фридман называет нокаутированные стволовые клетки без ресничек очень перспективными для изучения цилиопатий и разработки новых методов их лечения. Помимо поликистоза почек, в эту группу входят как минимум 14 генетических болезней. Все они относятся к редким (так называемым орфанным) заболеваниям. Так, поликистоз почек встречается лишь у одного человека из 500.
Многие цилиопатии имеют общие симптомы, однако могут в той или иной степени повреждать различные органы: почки, мозг, печень, сетчатку и так далее. Кроме того, патология ресничек связана с аномалиями развития вроде гидроцефалии, укорочения ребер и появления лишних пальцев.
Поэтому полученные стволовые клетки без ресничек — особенно ценная модельная система, ведь они позволяют изучать самые общие и фундаментальные механизмы цилиопатий. Фридману и его коллегам удалось выяснить, что лишенные этих структур клетки остаются жизнеспособными, однако не могут изменять свою форму.
«Для меня оказалось сюрпризом, что в какой-то момент после начала образования тканей они, казалось, просто распадаются, — добавляет Фридман. — Хотя клетки изо всех сил пытались стать чем-то посложнее. Думаю, вывод здесь заключается в том, что реснички помогают клеткам пройти последние стадии их развития».
