Результаты, опубликованные в Интернете в журнале Nature Medicine, показывают, что определенный тип белка, называемого интегрином, присутствует на поверхности стволовых клеток и используется стволовыми клетками для взаимодействия или «ощущения» своего окружения. То, как стволовые клетки чувствуют свое окружение, также известное как «ниша» стволовых клеток, влияет на их жизнь и способность к регенерации.
Было показано, что присутствие белка ?1-интегрина способствует трансформации этих недифференцированных стволовых клеток в мышцы после того, как ткань разрушается, и улучшает рост регенерированных мышечных волокон на 50 процентов.Хотя присутствие ?1-интегрина во взрослых стволовых клетках очевидно, «его роль в этих клетках не изучалась», особенно его влияние на биохимические сигналы, способствующие росту стволовых клеток, писали три автора, Чен-Мин Фань, адъюнкт-профессор биологии; Мишель Розо, получившая в этом году степень доктора биологии в Университете Джона Хопкинса; и докторант Лянцзи Ли.
Эксперимент показывает, что? 1-интегрин — один из 28 типов интегрина — поддерживает связь между стволовыми клетками и окружающей средой и биохимически взаимодействует с фактором роста, называемым фактором роста фибробластов [FGF], чтобы способствовать росту и восстановлению стволовых клеток. после травмы мышечной ткани. Старые стволовые клетки не реагируют на FGF, и результаты также показывают, что ?1-интегрин восстанавливает способность старых стволовых клеток реагировать на FGF для роста и улучшения регенерации мышц.
Отслеживая набор белков внутри стволовых клеток, исследователи проверили эффект удаления ?1-интегрина из стволовых клеток. Это основано на понимании того, что деятельность стволовых клеток — недифференцированных клеток, которые могут стать специализированными, — зависит от окружающей их среды и поддерживается обнаруженными там белками.«Если мы уберем ?1-интегрин, все остальные (белки) исчезнут», — сказал Фан, старший автор исследования и сотрудник Научного института Карнеги в Вашингтоне и Балтиморе.
Почему это так, не ясно, но эксперимент показал, что без ?1-интегрина стволовые клетки не могут поддерживать рост после повреждения мышечной ткани.Изучая молекулы ?1-интегрина и набор белков, которые они использовали для отслеживания активности стволовых клеток в старых мышцах, авторы обнаружили, что все эти белки выглядели так, как будто они были удалены из старых стволовых клеток. Они ввели антитело для усиления функции? 1-интегрина в старые мышцы, чтобы проверить, улучшит ли это лечение регенерацию мышц.
Измерения роста мышечных волокон с усилением функции ?1-интегрина и без него показали, что белок приводил к увеличению регенерации на 50% в случаях травм у старых мышей.Когда та же стратегия усиления функции ?1-интегрина применялась к мышам с мышечной дистрофией, мышца была способна увеличить силу примерно на 35 процентов.
Фан сказал, что в ходе исследования группа попытается определить, что происходит внутри стволовых клеток, поскольку они реагируют с их непосредственным окружением, что станет шагом к пониманию взаимодействия этих двух клеток. Это, в свою очередь, может помочь усовершенствовать применение интегрина в качестве терапии мышечной дистрофии и других заболеваний, а также возрастной мышечной дегенерации.
«Мы предоставляем здесь доказательство принципа исследования, которое может быть широко применимо к мышечным заболеваниям, которые связаны с дисфункцией ниши SC (стволовых клеток)», — пишут авторы. «Но для того, чтобы этот метод стал жизнеспособным, необходимы дальнейшие усовершенствования».Финансирование этой работы было предоставлено Институтом науки Карнеги и Национальным институтом здравоохранения (AR060042 и HD075345).