Стволовые клетки жировой ткани, направленные внеклеточными везикулами в нейтральную дифференцировку, станут новым клеточным препаратом?

Комментарий к статье: Roballo K.C.S., da Silveira J.C., Bressan F.F., de Souza A.F., Pereira V.M. et al. (2019) Neurons-derived extracellular vesicles promote neural differentiation of ADSCs: a model to prevent peripheral nerve degeneration. Sci Rep. 9(1):11213. doi: 10.1038/s41598-019-47229-x.

Сухинич Кирилл Константинович, к.б.н., н.с. лаборатории проблем регенерации ИБР РАН.

Терапия стволовыми клетками продолжает оставаться одним из наиболее перспективных направлений современной биомедицины. Такой подход может быть использован для лечения различных нейродегенеративных заболеваний и травм, как центральной так и периферической нервной системы. Несмотря на наличие широкого спектра клеток, подходящих для трансплантации, а также значительные успехи в данной области, многие фундаментальные вопросы остаются неразрешенными. В частности, остается малоизученной роль коммуникации между различными тканями в определении судьбы эндогенных и трансплантированных мультипотентных клеток.

Группу исследователей из Бразилии заинтересовало, могут ли стволовые клетки жировой ткани быть направлены в нейральную дифференцировку непосредственно нервной тканью. И если да, то каков механизм нейральной индукции? Будут ли эти клетки обладать какими-то преимуществами? Авторы изучали тип межклеточной коммуникации, опосредованный обменом внеклеточными везикулами (коммуникация осуществляется за счет переноса биоактивных молекул). Такой обмен может приводить к физическим и фенотипическим изменениям, например, может стимулировать дифференцировку клеток в другие типы. Данный относительно несложный подход позволит быстро получать новые типы клеток из стволовых клеток, что чрезвычайно актуально для клеточной терапии.

Одними из таких клеток являются мезенхимальные стволовые клетки, полученные из жировой ткани (СКЖТ). Авторы культивировали СКЖТ вместе с нейронами, используя систему для культивирования Transwell. Такая система позволяет избежать непосредственного контакта между клетками, но допускает обмен веществами. Уже через 3 дня культивирования СКЖТ были позитивны к нейрональным маркерам TUBIII и SNAP25. В везикулах от культуры нейронов и ко-культуры были обнаружены потенциальные индукторы дифференцировки: SNAP25, miR-9, miR-132.

В работе Roballo et al. (2019) показано, что СКЖТ дифференцировались в нейральном направлении после воздействия изолированных везикул культуры нейронов. Для того, чтобы продемонстрировать, что идет везикулярный обмен, культуру нейронов трансдуцировали лентивирусным вектором, несущем красный белок, а культуру СКЖТ зеленый. В результате удалось наблюдать красные везикулы вместе с зелеными СКЖТ (Рис.1). Однако, несмотря на наличие серьезной методической базы, авторами не было доказано, где точно находятся везикулы (на мембране или внутри клеток). Roballo с коллегами также изучал транскрипты, связанные с нейрогенезом, и им удалось провести аналогию между дифференцировкой СКЖТ и нейральных стволовых клеток.

Помимо исследований in vitro было проведено испытание полученных клеток in vivo. Для этого у мышей перерезали седалищный нерв и в область повреждения помещали направленные в дифференцировку СКЖТ. Для обнаружения клеток in vivo авторы использовали систему имиджинга. Однако им удалось отследить только СКЖТ контрольной группы, модифицированные клетки после аппликации на место перерезки нерва почти полностью теряли биолюминисцентную метку. Более того, в работе отсутствует иммуногистохимическое исследование, подтверждающее наличие клеток в перерезанном нерве. Авторы отмечают улучшение функциональных показателей, но при этом данные статистически недостоверны. Достоверное увеличение было обнаружено только в плотности нервных волокон после аппликации направленных в дифференцировку СКЖТ.

Таким образом, в работе показано, что внеклеточные везикулы могут быть потенциально подходящим инструментом для направленной дифференцировки стволовых клеток жировой ткани. Однако в экспериментах in vivo авторы не могут не только обнаружить клетки, но и доказать функциональное восстановление перерезанного нерва. Что ставит под сомнение эффективность полученных исследователями клеток.

Рис.1. Культура нейронов трансдуцированная лентивирусным вектором, несущем красный белок выделяет везикулы, которые захватываются стволовыми клетками жировой ткани. Масштабный отрезок 20мкм.