Назад
Ученые рассматривают макрофаги как перспективные живые терапевтические средства.
Однако для эффективного использования в терапии макрофаги должны быть выращены в лабораторной культуре до больших количеств без потери их особых функций. До сих пор этого было сложно добиться. Кроме того, существовали серьезные сомнения в том, что в лабораторных условиях макрофаги могут потерять свои особые способности. Однако группа ученых сообщает, что макрофаги, выращиваемые в течение длительного времени в лабораторных условиях, могут нормально функционировать при переносе обратно в организм и неотличимы от клеток, которые не покидали ткани. Полученные результаты открывают путь к новым методам клеточной терапии на основе макрофагов. Исследование было опубликовано в журнале Nature Immunology.
Клетки, выращенные в лаборатории, лишены естественной среды обитания и физических сигналов, которые необходимы для их функционирования. Они должны адаптироваться к этим новым условиям - для них это настоящий "культурный" шок. "Мы хотели узнать, как именно изменяются клетки в длительной культуре клеток и являются ли эти изменения постоянными или нет", - говорит руководитель работы профессор Михаэль Зивеке. Группа Зивеке из Дрезденского центра регенеративной терапии изучала легочные макрофаги мышей и им удалось поддерживать клеточные культуры в лабораторных условиях в течение нескольких месяцев и в большом количестве. Хотя их внешний вид и общие характеристики не были изменены, при более тщательном изучении стало ясно, что клетки действительно приобрели множество изменений, чтобы адаптироваться к новой среде.
"Каждая клетка нашего тела имеет одинаковый набор генов, но клетки различаются тем, какие гены включены, а какие выключены. Можно считать это молекулярным отпечатком клетки - уникальной комбинацией включенных генов, которые отличают, например, макрофаг легкого от макрофага кишечника", - говорит Зивеке. Ученые сравнили картину генов в клетках, выращенных в лаборатории, с их аналогами из легких и увидели существенные различия. "Этого следовало ожидать. Жизнь на пластиковой поверхности и наличие всех питательных веществ в свободном доступе сильно отличается от естественных условий. Клетки должны были привыкнуть к этому и сделали это, изменив состояние более чем 3 000 генов. Нас интересовал вопрос, можно ли обратить эти изменения вспять", - объясняет Зивеке.
Исследователи перенесли макрофаги, выращенные в лаборатории, обратно в их естественное местоположение в легкие мышей. Детальное сравнение показало, что клетки, выращенные в лаборатории, были неотличимы от своих аналогов, которые никогда не покидали легкие. "Мы были удивлены, увидев, что существенные адаптации, которые макрофаги сделали для жизни в лаборатории, оказались полностью обратимыми. Выращенные в лаборатории макрофаги забыли о времени, проведенном в лаборатории, и полностью возобновили свою нормальную функцию и статус в легких, не обращая внимания на свой предыдущий культурный шок", - рассказывает Зивеке.
Хотя исследование проводилось на мышах, оно имеет очень многообещающие последствия для терапии человека. Способность перемещать макрофаги между клеточной культурой и естественной средой обитания показывает большой потенциал для будущих клеточных терапий на основе макрофагов. Легочные макрофаги могут быть размножены в лаборатории и экспериментально адаптированы для борьбы с конкретным заболеванием, а затем доставлены в легкие пациента, где они сразу же начнут выполнять свою функцию. Такая технология может быть использована для лечения рака, фиброзных заболеваний или инфекций, подобных COVID-19, в легких и, в конечном итоге, в других органах.
"Это исследование началось задолго до начала пандемии, но оно еще раз демонстрирует, что фундаментальные исследования могут служить источником будущих терапевтических применений", - заключает профессор Зивеке.
Sethuraman Subramanian et al. Накопленные при помощи длительного культивирования альвеолярные макрофаги полностью восстанавливают свою эпигенетическую идентичность после переноса in vivo (аннотация).
Альвеолярные макрофаги (АМ) - это макрофаги, обитающие в тканях легких, которые могут быть выращены в культуре, но неизвестно, в какой степени культура влияет на их идентичность in vivo. В данном исследовании мы показали, что долговременные экспансированные ex vivo АМ мыши (exAMs) сохранили основную программу экспрессии генов АМ, но продемонстрировали культуральную адаптацию, связанную с адгезией, метаболизмом и пролиферацией. После трансплантации в легкое, exAMs вновь обрели полную транскрипционную и эпигенетическую идентичность AM, даже после нескольких месяцев в культуре, и могли самоподдерживаться в течение длительного времени в альвеолярной нише. Изменения в открытых областях хроматина, наблюдаемые в культуре, были полностью обратимы в трансплантированных exAMs и привели к профилю экспрессии генов, неотличимому от резидентных AMs.
Наши результаты показывают, что длительная пролиферация АМ в культуре не нарушает клеточную идентичность in vivo. Устойчивость идентичности exAM предоставляет новые возможности для механистического анализа и подчеркивает терапевтический потенциал exAMs.
