Сердечно-сосудистые заболевания остаются основной причиной смерти в мире. Одна из причин заключается в том, что в отличие от других тканей, таких как кость и кожа, сердце имеет чрезвычайно плохую регенеративную способность после травмы, такой как сердечный приступ. Поэтому ученые искали клетки сердца, обладающие регенеративными свойствами. В новом исследовании лаборатории Yoshinori Yoshida сообщается об использовании iPS-клеток для производства одного из таких типов клеток — эпикардиальных клеток.
Эпикард описывает самый внешний слой сердца. По мере формирования сердца эпикардиальные клетки мигрируют и дифференцируются в другие клетки сердца . Однако после рождения эпикард переходит в состояние покоя и реактивируется только после травмы, вызывая фиброз и рубцевание. Хотя этот ответ не идеален и не может полностью восстановить функцию сердца, у некоторых видов, таких как рыбки данио, реактивация эпикарда является важным шагом для регенерации сердца.
В целом эпикард растущего сердца плода ведет себя иначе, чем эпикард полностью сформированного сердца взрослого человека.
«Эмбриональный эпикард активен. Его клетки пролиферативны и подвергаются эпителиально-мезенхимальному переходу, что приводит к различным типам сердечных клеток. Это свойство не наблюдается во взрослом сердце», — сказала Юлия Юнгхоф, первый автор исследования. и, как ожидается, получит докторскую степень.
Чтобы изучить эти различия, она и ее коллеги дифференцировали iPS-клетки человека в эпикардиальные клетки. Они обнаружили, что белок кадгерин 18 (CDH18) экспрессируется только у эмбрионов.
«Обычно мы полагаемся на экспрессию генов для идентификации эпикардиальных клеток, но не имеем надежных поверхностных маркеров. Кадгерины лучше всего известны благодаря межклеточной адгезии , но они также участвуют в принятии решений о судьбе клеток», — сказал доцент CiRA Йошинори. Йошида, руководивший исследованием.
Искусственная экспрессия генов в iPS-клетках технически сложна и дорога. Использование поверхностных маркеров снижает трудоемкость и стоимость экспериментов, а также приводит к получению более безопасных клеток, которые впоследствии можно использовать для ухода за пациентами.
Исследование показывает, что таким поверхностным маркером является кадгерин 18 (CDH18). CDH18 более известен своей ролью в развитии и поддержании аксонов в нервной системе , но исследование показало его полезность для идентификации iPS-клеток, которые успешно дифференцировались в эпикардиальные клетки. Примечательно, что в то время как CDH18 экспрессировался в эпикардиальных клетках плода, он не экспрессировался во взрослых эпикардиальных клетках, что может отражать различные регенеративные свойства сердца.
Потеря экспрессии CDH18 привела к тому, что эпикардиальные клетки потеряли способность к размножению и вызвали переход от эпикарда к мезенхиме, что привело к образованию гладкомышечных клеток для сердца, что дает новое представление о том, как эпикард может быть активирован после травмы для стимуляции регенерации сердца.
Таким образом, измерение экспрессии CDH18 на дифференцирующихся iPS-клетках может обеспечить эффективное средство для получения клеток со способностью к регенерации сердца в лаборатории.
Ученый CiRA доктор Антонио Лусена-Какаче, старший автор исследования, добавил, что результаты также дают представление о том, как регенерация сердца может включаться и выключаться в организме.
«Наши результаты показывают, как регуляция эпикардиально-мезенхимального перехода влияет на клеточную судьбу и регенеративные реакции эпикардиальных клеток », — сказал он.
