Мышцы вырастят меченые спутники

Несмотря на кажущуюся прочность и неколебимость мышечной ткани, её восстановление остается серьезной проблемой в регенеративной медицине. Дозированные нагрузки, правильное питание и режимный отдых могут помочь в восстановлении поврежденных мышц. Но что делать, если восстанавливать уже нечего или если мышцы не очень-то склонны к регенерации – как, например, в случае врожденных или приобретенных дистрофий?

Ставшее уже привычным в таких случаях в последнее время решение – клеточная терапия, при которой в поврежденный орган «подсаживают» донорские клетки, – затрудняется выбором источника биологического материала для трансплантации.

Брэдли Олвин из Университета Колорадо и его коллеги сумели найти среди многочисленных клеток, окружающих мышечное волокно, популяцию, способную восстановить любой дефект.

Ими оказались «побочные клетки-спутники», располагающиеся вдоль каждого мышечного волокна каждой из семи сотен скелетных мышц нашего тела. Авторы публикации в Stem Cell знали, где искать: клетки-спутники, открытые ещё в 1961 году, до сегодняшнего дня не дают покоя ученым.

Дело в том, что скелетные мышечные клетки практически не делятся, ведь каждая из них – это многоядерное веретено, достигающее в длину нескольких сантиметров, а в диаметре – 100 микрон и более. Ещё в эмбриональном развитии клетки-предшественники сливаются и образуют эти клетки-волокна. Во взрослом же состоянии все перестройки мышечной ткани идут уже внутри «веретён» – они просто увеличиваются или уменьшаются в размерах в зависимости от питания и тренировок. В этих перестройках и изменениях как раз и принимают участие клетки-спутники, сливаясь при необходимости с основным волокном.

За счёт крупных размеров и многоядерности волокна гораздо более устойчивы к химическим или физическим повреждениям по сравнению с теми же нервными клетками или самостоятельными гладкомышечными клетками, окружающими наши сосуды.

Но если волокно всё-таки гибнет, то новому на его месте уже не появиться.

Когда речь идёт о бицепсе или большой грудной мышце, запас веретен позволяет компенсировать потерю, но что делать в случае с необходимыми для жизни дыхательными или тонкими глазодвигательными? Казалось бы, чего проще – выделить упомянутые спутники и ввести в поврежденную мышцу. К сожалению, подобные эксперименты обладают достоверным, но очень маленьким да и непродолжительным положительным эффектом.

Но эффект всё-таки был, так что Олвин и его коллеги решили ловить свою птицу счастья именно в этой популяции. И небезрезультатно: выяснилось, что у мышей «спутники» не настолько однородны и среди них тоже есть своя «побочная популяция» клеток, отличающаяся в первую очередь тремя генетическими маркёрами – ABCG2, Syndecan-4 и Pax7.

В подтверждение своей гипотезы о ведущей роли этих «побочных спутников» в регенерации ученые вырастили из них новые мышечные трубочки in vitro, после чего перешли к инъекциям в поврежденные мускулы. «Повезло» mdx-мышам. Как и больные миодистрофией Дюшенна, лабораторные мыши этой линии лишены белка дистрофина, компенсирующего постоянные микротравмы. В результате их мышцы при каждом сильном сокращении сами себя повреждают, и, когда регенеративные резервы исчерпываются, процесс гибели уже не обратить – ведь речь идёт не только о бицепсах, но и о всё тех же дыхательных.

После инъекции генетически полноценных помеченных «побочных спутников» 75% из всех наблюдаемых сателлитных клеток в мышцах конечностей оказались «новыми»

Более того, они регулярно обновляли миофибриллы – 30% ядер в этих многоядерных веретенах тоже обновились за счет введенных клеток. Тот же самый феномен ученые продемонстрировали и для генетически полноценных грызунов, мышцы которых отравили раствором хлорида бария.

Впрочем, несмотря на исключительно положительные эффекты и подтвердившиеся рабочие гипотезы, без новых загадок не обошлось.

При пересадке «спутников» от одной мышиной линии другой пересаженные клетки должны были начать исчезать уже через пару недель под действием иммунной системы. Судя по изображениям мышечной ткани, этого не произошло.

В любом случае этот феномен ухода из-под контроля иммунитета на руку ученым – ведь он означает, что ту же генетически обусловленную дистрофию Дюшенна можно попробовать лечить и без генной терапии.