Макрофаги являются иммунными клетками, имеющими решающее значение для иммунного ответа, восстановления тканей и удаления раковых клеток. Ученые считают макрофаги многообещающими живыми терапевтическими средствами. Однако, чтобы их можно было эффективно использовать для лечения, макрофаги должны быть выращены в больших количествах в лабораторных культурах без потери их специальных функций. До сих пор было неясно, возможно ли это вообще. Группа ученых из Дрездена и Марселя теперь сообщает, что макрофаги, выращиваемые в течение длительного времени в лабораторных условиях, могут нормально функционировать при переносе обратно в организм и неотличимы от клеток, которые никогда не покидали ткани. Результаты прокладывают путь к новым методам клеточной терапии на основе макрофагов. Исследование было опубликовано в журнале Nature Immunology 24 февраля 2022 года.
Макрофаги – это иммунные клетки , которые присутствуют во всех органах нашего тела. Они действуют как защитники тканей, питая другие клетки и удаляя вредные вещества, такие как бактерии, клеточный мусор и даже опухолевые клетки . Поэтому макрофаги были в поле зрения ученых как потенциальные новые живые лекарства для лечения поврежденных органов, борьбы с инфекциями и раком. Однако для достижения этого клетки должны быть выращены вне тела в большом количестве. До сих пор это было трудно для макрофагов. Вдобавок были серьезные сомнения, что в лабораторных условиях они могут потерять свои особые способности.
Размножение клеток в лаборатории, так называемая клеточная культура , — это распространенный метод, который с годами позволил добиться огромного прогресса в биологии и медицине. Тем не менее, клетки, выращенные в лаборатории, лишены естественной среды и физических сигналов, необходимых для их функционирования. Клетки выращивают на пластиковых культуральных чашках и заливают искусственными питательными растворами. Им приходится приспосабливаться к этим новым условиям — настоящий культурный шок. «Мы хотели точно знать, как клетки изменяются при длительном культивировании клеток и являются ли эти изменения постоянными или нет», — говорит профессор Михаэль Зивеке, профессор Гумбольдта в Техническом университете Дрездена.
Шок клеточной культуры
Команда профессора Зивеке из Центра регенеративной терапии Дрездена (CRTD) при Дрезденском техническом университете и Центра иммунологии Марселя Люмини (CNRS, INSERM, Университет Экс-Марсель) изучала макрофаги легких мышей , иммунные клетки, которые естественным образом живут в воздушных мешочках человека. легкое. Команде удалось вырастить клетки в лабораторных условиях в течение нескольких месяцев и в большом количестве. Хотя их внешний вид и общие характеристики не пострадали, при более внимательном рассмотрении стало ясно, что клетки действительно претерпели множество изменений, чтобы приспособиться к новой среде.
«Каждая клетка нашего тела имеет одинаковый набор генов, но клетки различаются тем, какие гены включены, а какие выключены. Это можно представить как молекулярный отпечаток клетки — уникальную комбинацию включенных генов. которые отличают, например, макрофаги легких от макрофагов кишечника и клеток головного мозга», — говорит Сетураман Субраманиан, один из авторов исследования. Ученые сравнили генный паттерн в клетках, культивируемых в лаборатории, с их аналогами из легких, и увидели существенные различия. «Этого следовало ожидать. Жизнь на пластиковой поверхности и наличие всех доступных питательных веществ сильно отличается от природных условий. Клетки должны были к этому привыкнуть, и они сделали это, изменив статус более 3000 генов.
Забывая культуру
Команда переместила макрофаги, выращенные в лаборатории, обратно в их естественное место в легких мыши. Детальные сравнения показали, что клетки, выращенные в лаборатории, неотличимы от своих эквивалентов, которые никогда не покидали легкие. «Мы были удивлены, увидев, что существенная адаптация макрофагов к жизни в лаборатории оказалась полностью обратимой. Выращенные в лаборатории макрофаги забыли о времени, которое они провели в лаборатории, и полностью приняли свои нормальные функции и статус в легкое, не обращая внимания на свой предыдущий культурный шок», — говорит Клара Буш, один из авторов исследования.
Клеточная терапия будущего
Хотя исследование проводилось на мышах, оно имеет очень многообещающие последствия для лечения людей. Способность перемещать макрофаги между клеточной культурой и их естественной средой показывает большой потенциал для будущей клеточной терапии на основе макрофагов . Легочные макрофаги могут быть размножены в лаборатории и экспериментально адаптированы для борьбы с конкретным заболеванием, прежде чем их доставят в легкие пациента, где они смогут немедленно начать выполнять свою функцию. Такая установка 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 еще раз демонстрирует, что фундаментальные исследования могут служить источником будущих терапевтических (медицинских) приложений», — заключает профессор Зивеке.
