طريقة لاشتقاق خلايا الأوعية الدموية من خلايا الجلد
يقترح طرقًا لإبطاء الشيخوخة

تقترح طريقة استخلاص خلايا الأوعية الدموية من خلايا الجلد طرقًا لإبطاء الشيخوخة

دراسة سالك هي الأولى من نوعها التي تكشف عن الطرق التي تتغير بها خلايا الجهاز الدوري للإنسان مع تقدم العمر والأمراض المرتبطة بالعمر

LA JOLLA - استخدم علماء سالك خلايا جلدية تسمى الخلايا الليفية من المرضى الصغار والكبار لتكوين خلايا الأوعية الدموية بنجاح والتي تحتفظ بعلاماتها الجزيئية الخاصة بالعمر. نهج الفريق الموصوف في المجلة موبايلي elife في 8 سبتمبر 2020 ، كشف عن أدلة تفسر سبب ميل الأوعية الدموية إلى التسرب وتصلبها مع تقدم العمر ، ويتيح للباحثين تحديد أهداف جزيئية جديدة لإبطاء الشيخوخة في خلايا الأوعية الدموية.

"الأوعية الدموية مهمة للغاية بالنسبة للشيخوخة ، ولكن تم التقليل من تأثيرها لأنه كان من الصعب دراسة كيفية تقدم هذه الخلايا في العمر ،" مارتن هيتسر، كبير مؤلفي الصحيفة ونائب رئيس Salk وكبير مسؤولي العلوم.

أعاقت حقيقة أن جمع خلايا الأوعية الدموية من المرضى عملية توغل في الأوعية الدموية ، ولكن عندما يتم تكوين خلايا الأوعية الدموية من خلايا جذعية خاصة تسمى الخلايا الجذعية المحفزة ، يتم مسح التغييرات الجزيئية المرتبطة بالعمر. لذا ، فإن معظم المعرفة حول كيفية تقدم خلايا الأوعية الدموية في العمر تأتي من ملاحظات حول كيفية تغير الأوعية الدموية نفسها بمرور الوقت: تصبح الأوردة والشرايين أقل مرونة وتسمكًا وتيبسًا. يمكن أن تساهم هذه التغييرات في زيادة ضغط الدم وزيادة خطر الإصابة بأمراض القلب مع تقدم العمر.

في عام 2015،، كان Hetzer جزءًا من الفريق بقيادة رئيس Salk Rusty Gage لإظهار أنه يمكن إعادة برمجة الخلايا الليفية مباشرة في الخلايا العصبية ، متخطيًا مرحلة الخلايا الجذعية المحفزة متعددة القدرات التي تمحو علامات الشيخوخة للخلايا. احتفظت خلايا الدماغ الناتجة بعلامات العمر ، مما سمح للباحثين بدراسة كيفية تغير الخلايا العصبية مع تقدم العمر.

في العمل الجديد ، طبق Hetzer وزملاؤه نفس أسلوب التحويل المباشر لإنشاء نوعين من خلايا الأوعية الدموية: الخلايا البطانية الوعائية ، والتي تشكل البطانة الداخلية للأوعية الدموية ، وخلايا العضلات الملساء التي تحيط بهذه الخلايا البطانية.

تقول روبرتا شولت ، منسقة مختبر Hetzer والمؤلفة المشاركة الأولى للورقة: "نحن من بين أول من استخدم هذه التقنية لدراسة شيخوخة نظام الأوعية الدموية". "كانت فكرة تطوير كلا النوعين من الخلايا من الخلايا الليفية موجودة ، لكننا قمنا بتعديل التقنيات لتناسب احتياجاتنا."

استخدم الباحثون خلايا الجلد التي تم جمعها من ثلاثة متبرعين شباب ، تتراوح أعمارهم بين 19 و 30 عامًا ، وثلاثة متبرعين أكبر سنًا ، تتراوح أعمارهم بين 62 و 87 عامًا ، و 8 مرضى مصابين بمتلازمة هتشينسون جيلفورد بروجيريا (HGPS) ، وهو اضطراب الشيخوخة المبكرة المتسارعة المستخدمة غالبًا. لدراسة الشيخوخة.

أظهرت الخلايا البطانية الوعائية المستحثة الناتجة (iVECs) وخلايا العضلات الملساء المستحثة (iSMCs) إشارات واضحة للعمر. تم التعبير عن 21 جينًا على مستويات مختلفة في iSMCs من كبار السن والشباب ، بما في ذلك الجينات المتعلقة بتكلس الأوعية الدموية. تم التعبير عن 9 جينات بشكل مختلف وفقًا للعمر في iVECs ، بما في ذلك الجينات المتعلقة بالالتهاب. في المرضى الذين يعانون من HGPS ، عكست بعض الجينات نفس أنماط التعبير التي تظهر عادة عند كبار السن ، بينما كانت الأنماط الأخرى فريدة من نوعها. على وجه الخصوص ، كانت مستويات بروتين BMP-4 ، المعروف أنه يلعب دورًا في تكلس الأوعية الدموية ، أعلى قليلاً في الخلايا المسنة مقارنة بالخلايا الأصغر سنًا ، ولكنها أعلى بشكل ملحوظ في خلايا العضلات الملساء من مرضى الشيخوخة المبكرة. هذا يشير إلى أن البروتين مهم بشكل خاص في تسريع الشيخوخة.

لم تُلمح النتائج إلى كيف ولماذا تتغير الأوعية الدموية مع تقدم العمر فحسب ، بل أكدت أن طريقة التحويل المباشر لإنشاء خلايا عضلية بطانية وعائية ملساء من الخلايا الليفية للمريض سمحت للخلايا بالاحتفاظ بأي تغييرات مرتبطة بالعمر.

"أحد أكبر الآثار النظرية لهذه الدراسة هو أننا نعلم الآن أنه يمكننا دراسة مريض واحد طوليًا أثناء الشيخوخة أو أثناء العلاج ودراسة كيفية تغير الأوعية الدموية وكيف يمكننا استهداف ذلك ،" يقول سيمون بيرسيني ، زميل ما بعد الدكتوراه في سالك والمؤلف الأول المشارك للورقة.

لاختبار فائدة الملاحظات الجديدة ، اختبر الباحثون ما إذا كان حجب BMP4 - الذي كان موجودًا عند مستويات أعلى في خلايا العضلات الملساء التي تم تطويرها من الأشخاص المصابين بـ HGPS - يمكن أن يساعد في علاج شيخوخة الأوعية الدموية. في خلايا العضلات الملساء من متبرعين مصابين بأمراض الأوعية الدموية ، أدت الأجسام المضادة التي تمنع BMP4 إلى خفض مستويات تسرب الأوعية الدموية - أحد التغييرات التي تحدث في الأوعية مع تقدم العمر.

تشير النتائج إلى أهداف علاجية جديدة لعلاج كل من الشيخوخة المبكرة والتغيرات الطبيعية المرتبطة بالعمر التي يمكن أن تحدث في نظام الأوعية الدموية للإنسان. كما يوضحون أيضًا أن التحويل المباشر للأرومات الليفية إلى أنواع أخرى من الخلايا الناضجة - التي نجحت سابقًا في الخلايا العصبية والآن في خلايا الأوعية الدموية - من المحتمل أن تكون مفيدة لدراسة مجموعة واسعة من عمليات الشيخوخة في الجسم.

"بتكرار ما تم إجراؤه مع الخلايا العصبية ، أظهرنا أن إعادة البرمجة المباشرة هذه هي أداة قوية يمكن تطبيقها على الأرجح على العديد من أنواع الخلايا لدراسة آليات الشيخوخة في جميع أنواع الأنسجة البشرية الأخرى" ، كما يقول Hetzer ، حامل Jesse وكرسي مؤسسة كاريل فيليبس.

يخطط الفريق لدراسات مستقبلية لاستكشاف الآليات الجزيئية الدقيقة التي تتحكم بها بعض الجينات التي اكتشفوا أنها تتغير مع تقدم العمر في التغييرات التي لوحظت في الأوعية الدموية.

الباحثون الآخرون في الدراسة هم لينغ هوانغ وهانا تساي من سالك. تم دعم العمل بمنح من المعاهد الوطنية للصحة ومؤسسة NOMIS ومبادرة AHA-Allen في صحة الدماغ والضعف الإدراكي التي تم تقديمها بالاشتراك من خلال جمعية القلب الأمريكية ومجموعة Paul G. Allen Frontiers Group. تلقى سيمون بيرسيني الدعم من مركز بول ف. جلين لبيولوجيا أبحاث الشيخوخة في معهد سالك.

دوى: 10.7554 / eLife.54383