Невероятные преимущества терапии стволовыми клетками широко известны на протяжении десятилетий. Это может облегчить боль при артрите и помочь пациентам исцелиться экспоненциально быстрее после операции. Но лечение стволовыми клетками непомерно дорого – от 100 000 до 200 000 долларов на пациента. Из-за непомерных затрат эти изменяющие жизнь методы лечения находятся далеко за пределами диапазона подавляющего большинства тех, кто в них нуждается. Но благодаря профессору химического машиностроения Крису Ноэлю Далю и Веронике Хинман, главе Департамента биологических наук КМУ, терапия стволовыми клетками станет намного дешевле. И ключ ко всему этому лежит в невероятных регенеративных силах морских звезд.
Стволовые клетки являются сырьем для организма, способным превращаться в клетки любого типа, которые нужны организму: мышечные клетки, клетки кожи, клетки крови и многое другое. У людей, когда стволовые клетки дифференцируются в эти другие клетки, они не могут измениться назад или недифференцировать. И они определенно не могут превратиться в клетки другого типа. Но это не относится к морской звезде. Примечательно, что если морская звезда потеряет одну из своих рук, она может вырастить ее точно так же. Это связано с уникальными клетками морской звезды, которые могут дифференцировать себя от кожных или мышечных клеток обратно в стволовые клетки. Хотя эта способность к регенерации сама по себе невероятна, предварительные исследования Хинмана показали еще более невероятную способность.
«В личиночном состоянии у морских звезд есть отличительная голова, в которой находится их мозг», – говорит Даль. «Если голова удалена или повреждена, дифференцированные клетки , которые определенно не являются нервными клетками, будут дедифференцированы, подползут к области головы и снова вырастут в нейроны. Чтобы сделать это не только в личиночном состоянии, но и отрастить что-то как сложный как мозг – это удивительная способность к регенерации “.
При поддержке фонда DSF Charitable Foundation Хинман и Даль работают над тем, чтобы понять, что именно из-за того, что морская звезда заставляет их клетки делать это. В то время как Хинман сосредоточен на фундаментальной науке, лаборатория Даля изучает структуру клеток, их клеточное сканирование и биомеханику клеточной регенерации.
«Несмотря на то, что регенеративная медицина великолепна, до сих пор нет понимания основ, которые определяют, как клетки себя переоценивают», – говорит Даль. «Надежда состоит в том, что, изучая модельный организм, такой как морская звезда, и комбинируя то, что мы узнаем, с нашими знаниями о стволовых клетках человека, мы можем использовать сравнительную геномику, чтобы понять экспрессию генов, которая позволяет клеткам морских звезд переопределять свое программирование».
Чтобы сделать это, Даль создает искусственную модель личиночной системы морских звезд, чтобы сопоставить клетки, когда они ползут к новому месту назначения. С помощью этой искусственной модели Даль и ее команда могут манипулировать химическими и механическими факторами, существующими в зародыше морской звезды , блокируя их по одному, пока они не найдут именно то, что заставляет клетки дедифференцироваться обратно в стволовые клетки, ползать до области мозга, и стать нейрональной тканью. После того как этот фактор был выделен, цель состоит в том, чтобы затем иметь возможность применить его к клеткам человека, сказать этим клеткам, чтобы они дифференцировались, чтобы они могли стать тем, что нужно пациенту.
Современные методы лечения требуют, чтобы стволовые клетки собирались у пациента, а затем культивировались в течение нескольких дней, чтобы их хватило для повторного введения обратно в пациента, чтобы ускорить заживление. Но с помощью этого метода клетки могут быть взяты из любой части тела, дедифференцированы обратно в стволовые клетки, а затем повторно дифференцированы в терапевтические клетки. Это может сделать процесс получения стволовых клеток терапии быстрее, проще, а самое главное, дешевле.
«Если бы вы могли сократить терапию стволовыми клетками с 200 000 до 1000 долларов – это затронуло бы жизнь практически каждого человека», – говорит Даль. «Хирурги могут включать инъекцию стволовых клеток при каждой крупной или незначительной операции, помогая пациентам излечиться в 100 раз быстрее. Это быстрое заживление; уменьшается рубцевание. Это может быть похоже на пенициллин. Я вижу, что это станет стандартом лечения в следующие десять лет. “