Oamenii de ştiinţă de la facultatea de medicină a universităţii din Carolina de Nord (UNC) au făcut progrese semnificative în domeniul promiţător al reprogramării celulare şi al regenerării organelor. Recenta lor descoperire ar putea juca un rol major în dezvoltarea viitoarelor medicamente pentru inimă.
Într-un studiu publicat joi, în revista Cell Stem Cell, oamenii de ştiinţă de la Universitatea din Carolina de Nord, din Statele Unite, au descoperit o metodă mai eficace şi mai eficientă de a reprograma celulele ţesutului cicatricial (fibroblaste) pentru a deveni celule musculare sănătoase ale inimii (cardiomiocite).
Fibroblastele produc ţesut fibros, rigid, care contribuie la insuficienţa cardiacă după un infarct sau cauzată de unele boli de inimă.
Transformarea fibroblastelor în cardiomiocite este studiată ca o potenţială strategie pentru tratarea sau chiar vindecarea acestei afecţiuni comune şi mortale.
În mod surprinzător, în noua tehnică de producere a cardiomiocitelor, cheia s-a dovedit a fi o proteină care controlează activitatea genelor numită Ascl1. Proteina îndeplineşte un rol cheie în transformarea fibroblastelor în neuroni.
Până acum, cercetătorii au crezut că proteina Ascl1 este specifică neuronilor.
„Este o descoperire neconvenţională şi ne aşteptăm să fie utilă în dezvoltarea viitoarelor terapii cardiace şi, eventual, a altor tipuri de reprogramare celulară terapeutică”, a declarat autorul principal al studiului, Li Qian, lector universitar la departamentul de Patologie şi Medicină de laborator şi director asociat la Institutul Inimii al facultăţii de medicină a UNC.
În ultimii 15 ani, oamenii de ştiinţă au dezvoltat diferite tehnici de reprogramare a celulelor adulte pentru a deveni celule stem, şi pentru a se transforma în celule adulte de alt tip. Mai recent, cercetătorii au găsit modalităţi de a face această reprogramare mai direct - de la un tip de celulă matură la alta.
Oamenii de ştiinţă au sperat că, atunci când aceste metode vor deveni absolut sigure şi eficiente, medicii vor putea folosi o simplă injecţie la pacienţi pentru a reprograma celulele dăunătoare în celule benefice.
„Reprogramarea fibroblastelor a fost mult timp unul dintre obiectivele importante în domeniu”, a spus Qian.
„Superactivitatea fibroblastelor stă la baza multor boli şi afecţiuni majore, inclusiv insuficienţă cardiacă, boala pulmonară obstructivă cronică, boli hepatice, boli de rinichi şi leziuni cerebrale asemănătoare cicatricilor care apar după un AVC”.
În noul studiu, echipa a folosit trei tehnici existente pentru a reprograma fibroblastele de şoarece în cardiomiocite, celule hepatice şi neuroni. Scopul a fost acela de a cataloga şi compara modificările apărute în modelele de activitate a genelor celulelor, şi factorii de reglare a activităţii genelor în timpul celor trei reprogramari distincte.
În mod neaşteptat, cercetătorii au descoperit că reprogramarea fibroblastelor în neuroni a activat un set de gene pentru cardiomiocite. Ei au stabilit că această activare s-a datorat Ascl1, una dintre proteinele „factor de transcripţie” master-programator care au fost folosite pentru a produce neuroni.
Deoarece Ascl1 a activat genele cardiomiocitelor, cercetătorii l-au adăugat la cocktailul cu trei factori de transcripţie pe care îl foloseau pentru a produce cardiomiocite, pentru a vedea ce s-ar întâmpla.
Cercetătorii au fost uimiţi să descopere că eficienţa reprogramării - proporţia celulelor reprogramate cu succes - a crescut de peste zece ori. Echipa a descoperit că puteau renunţa la doi dintre cei trei factori din cocktailul original, lucrând doar cu Ascl1 şi un alt factor de transcripţie numit Mef2c.
În experimente suplimentare, au găsit dovezi că proteina Ascl1 activează singur atât genele neuronilor, cât şi ale cardiomiocitelor, dar se îndepărtează de rolul pro-neuronului atunci când este însoţit de Mef2c. În sinergie cu Mef2c, Ascl1 activează un set larg de gene cardiomiocite.
„Ascl1 şi Mef2c lucrează împreună pentru a exercita efecte pro-cardiomiocite pe care niciunul dintre factori nu le exercită de unul singur, ceea ce face să avem un cocktail puternic de reprogramare”, a spus Qian.
Rezultatele arată că factorii majori de transcripţie utilizaţi în reprogramarea celulară directă nu sunt neapărat exclusivi unui tip de celulă vizat.
Oamenii de ştiinţă speră că aceste descoperiri reprezintă un alt pas înainte către viitoarele terapii de reprogramare celulară pentru tulburări majore.
Echipa speră să producă o proteină sintetică (două-în-una) care să beneficieze de Ascl1 şi Mef2c şi care ar putea fi injectată în inimile deteriorate pentru a le repara.
