Старший исследователь Леонард Зон, доктор медицины, директор программы стволовых клеток в Boston Children’s и исследователь Медицинского института Говарда Хьюза, надеется, что в ближайшие несколько лет начнутся клинические испытания по трансплантации этих клеток пациентам с потерей мышечной массы. Между тем, метод скрининга, описанный в журнале Cell (опубликованном в Интернете 7 ноября), также может быть применен к множеству заболеваний, помимо мышечной дистрофии, говорит он.# 1: даниоМетодика проверки на наркотики начинается с рыбок данио.
Зон и его коллеги поместили крошечные бластомеры рыбок данио — клетки зародышей на очень ранних стадиях — в 384-луночные чашки для культивирования, добавив по одному тестируемому соединению в каждую лунку. Это позволило им одновременно проверить 2400 соединений в поисках тех, которые увеличивают количество мышечных клеток-предшественников у прозрачных рыб по мере их развития.Более ранняя работа Zon Lab с рыбками данио привела к созданию препарата, полученного из простагландина, который увеличивает количество стволовых клеток крови, и сейчас проходит фазу II клинических испытаний.
Но на этот раз исследователи генетически модифицировали рыбу так, чтобы вновь созданные мышечные клетки-предшественники отображались флуоресцентным зеленым цветом, а мышечные волокна — красным. Это позволило команде быстро определить количество мышечных клеток и волокон, образующихся в различных условиях, на основе визуальных данных — без необходимости исследовать содержимое каждой лунки с помощью трудоемких биохимических методов.«Автоматизированные формирователи изображений могут сделать снимок для анализа всех 384 лунок в течение недели, по сравнению с несколькими месяцами с нашей предыдущей техникой», — говорит Зон, который также является членом Бостонского детского отделения гематологии / онкологии, а также Гарвардский институт стволовых клеток (HSCI).
# 2: МышиТесты на рыбках данио выявили шесть соединений, которые увеличивают количество клеток-предшественников скелетных мышц.
Лаборатория Zon в сотрудничестве с Эми Вейджерс, доктором наук из HSCI и Диабетического центра Джослина, и С. Рональдом Каном, доктором медицины, из Джослина провели эксперименты на мышиной модели мышечной дистрофии Дюшенна. «Одно из наших химических веществ, форсколин, также увеличивало приживление клеток-предшественников в мышцах мышей», — говорит Зон. «Мы обнаружили, что можно набрать больше мышечной массы, просто сделав больше предков».(Форсколин, хотя и не одобрен FDA, использовался с древних времен для лечения различных заболеваний и продается как пищевая добавка.)3 # Клетки, специфичные для пациента
Затем Зон, Вейджерс, Кан и его коллеги обратились к человеческим клеткам в чашке, работая с индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками (iPS-клетками), полученными из клеток кожи пациентов с мышечной дистрофией Дюшенна. «В прошлом многие мышечные заболевания невозможно было адекватно смоделировать на iPS-клетках», — отмечает Зон. «Никто не смог заставить iPS-клетки формировать скелетные мышцы».Исследователи обнаружили, что комбинация трех небольших молекул (форсколин, основной фактор роста фибробластов и ингибитор киназы гликогенсинтазы-3 GSK-3beta) способна репрограммировать iPS-клетки в мышечные клетки, которые успешно приживаются у мышей.
Следующая цель Зона — трансплантировать эти мышечные клетки из чашки пациентам с помощью клинических испытаний, которые, как он надеется, разовьются в течение следующих нескольких лет. Он может начать с попытки увеличить мышечную массу в определенной анатомической области, но для такого состояния, как мышечная дистрофия Дюшенна, он предполагает серию локальных инъекций в разные части тела.
Более широкие приложенияЗон считает, что сочетание быстрого скрининга рыбок данио с индивидуальными для пациента iPS-клетками значительно ускорит терапевтическую разработку, позволяя ученым быстро проверять большое количество соединений и возможные условия культивирования. Затем они могут ввести гораздо более короткий список соединений для более длительного тестирования на человеческих iPS-клетках, которые воспроизводят рассматриваемое заболевание, а также на моделях живых мышей.
«Было очень сложно определить условия для создания различных тканей с iPS-клетками», — говорит Зон. «Мы создали очень быструю систему, чтобы найти, какие химические вещества вам нужны. Поскольку это так быстро, нам не нужна гипотеза для проведения эксперимента — вы можете просто просмотреть экран, найти результат и посмотреть, какие ордера применяются. "Система рыбок данио также может быстро выявлять ингибиторы роста тканей; Фактически, он вырос из желания лаборатории найти химические вещества, блокирующие развитие мышц, для лечения рабдомиосаркомы, опухоли, которая растет в скелетных мышцах. Zon Lab также использует его для поиска химикатов, которые могут блокировать рост меланоцитов, потенциально останавливая развитие меланомы.Используя эти технологии, Zon Lab разработала и подала патент на платформу для крупномасштабного химического скрининга рыбок данио.
Лаборатория также получила финансирование от Массачусетского центра наук о жизни.