Такие повреждения, как правило, с трудом поддаются лечению, поскольку затрагивают глубокие слои кожи. Нередко медикам приходится пересаживать здоровую кожу пациента в место поражения, чтобы "закрыть" рану, а в самых серьёзных случаях специалисты выращивают для пересадки новые ткани в лаборатории. Но такая процедура занимает много времени, в течение которого язва разрастается и даже жизнь человека подвергается риску. А после лечения таких ран у пациента также могут остаться неэстетичные шрамы и рубцы.
Учёные из Института биологических исследований Солка продемонстрировали, что подобные язвы можно в буквальном смысле превратить в здоровую кожу, и никаких операций для этого не потребуется.
Специалисты разработали метод прямого преобразования клеток открытой раны в новые здоровые клетки кожи. Их подход основан на клеточном перепрограммировании: он предполагает перевод клеток в состояние, подобное стволовым.
Авторы работы поясняют: ключевую роль в восстановлении кожных повреждений играют базальные кератиноциты. Эти клетки, подобно стволовым, являются предшественниками различных типов клеток кожи.
Однако при тяжёлых повреждениях, которые затрагивают глубокие слои эпидермиса, кожа лишается этих важнейших клеток. Когда язвы заживают, клетки, размножающиеся в этой области, в основном отвечают за затягивание раны и снижение воспаления, а не за регенерацию новых тканей.
Поэтому учёные искали метод прямого преобразования мезенхимальных клеток (собственно клеток кожи) в кератиноциты. Принципиальным условием была работа in vivo, то есть на живой ткани, без изъятия клеток и манипуляций с ними в лабораторных условиях.
Сперва специалисты сравнивали уровни различных белков, чтобы понять, какие "настройки" нужно изменить, чтобы превратить обычные клетки кожи в базальные кератиноциты. Они выявили 55 так называемых факторов перепрограммирования – белков и молекул РНК, уникальных именно для кератиноцитов.
Затем они экспериментировали с каждым из факторов по отдельности и в результате сузили список до четырёх главных "параметров настройки".
Чтобы проверить действенность своего метода, исследователи использовали мышей, кожа которых была поражена язвами. При помощи трансдукции они перенесли в их клетки четыре выбранных фактора транскрипции. Последние изменили "профиль работы" клеток, превратив их в кератиноциты.
В результате в течение 18 дней у подопытных выросли здоровые ткани эпидермиса.
Наблюдения показали, что такой метод работает даже при обширных поражениях, а новые ткани срастаются с кожей, окружающей рану.
Через три и шесть месяцев после эксперимента мышей снова осмотрели и провели молекулярные, генетические и другие тесты. Оказалось, что перепрограммированные клетки функционируют абсолютно так же, как если бы это были "родные" здоровые клетки животных.
Прежде чем начать клинические испытания новой технологии, учёные планируют оптимизировать её и проверить на кожных язвах, вызванных различными заболеваниями.
Авторы работы заявляют, что их метод может быть полезен не только в лечении кожных повреждений, но и для разработки новых методов омоложения кожи. Кроме того, клеточное перепрограммирование потенциально может помочь в изучении рака кожи и создании стратегий профилактики и борьбы с этой болезнью.
Научная статья по итогам текущего исследования была опубликована в журнале Nature.
Добавим, что ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о роли обонятельных рецепторов в процессе заживления кожи и о новых методах залечивания ран при помощи слизи мидий и холодной плазмы.
