Ученые из Германии и Франции выяснили, что макрофаги, которые долго выращивают в культуральной среде в лаборатории, могут нормально функционировать, когда их переносят обратно в организм, и неотличимы от клеток, никогда не покидавших свою естественную среду, сообщает Дрезденский технический университет. Результаты работы, опубликованные в журнале Nature Immunology, помогут разработать новые методы клеточной терапии на основе макрофагов.
Макрофаги – это иммунные клетки, которые есть во всех органах нашего тела. Они действуют как защитники тканей, питая другие клетки и удаляя вредные вещества: бактерии, клеточный мусор и даже опухолевые клетки. Поэтому макрофаги воспринимаются учеными как потенциальные новые живые лекарства для лечения поврежденных органов, борьбы с инфекциями и раком. 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.
Размножение клеток в лаборатории, культивирование клеток, – 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 нормальной работы. Клетки выращиваются в пластиковых чашках с искусственными питательными растворами. Им приходится приспосабливаться к этим новым условиям (настоящий культурный шок).
Чтобы проверить, как клетки изменяются при длительном культивировании и являются ли эти изменения постоянными, исследователи изучили макрофаги легких мышей – иммунные клетки, которые живут в воздушных мешочках легкого. Команде удалось вырастить клетки в лабораторных условиях в течение нескольких месяцев и в большом количестве. Хотя их внешний вид и общие характеристики не пострадали, клетки все же претерпели множество изменений, чтобы приспособиться к новой среде.
«Каждая клетка нашего тела имеет одинаковый набор генов, но клетки различаются тем, какие гены у них включены, а какие выключены. Можно думать об этом как о молекулярном отпечатке клетки – уникальной комбинации включенных генов, которая отличает, например, макрофаг легкого от макрофага кишечника и клетки 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. После команда переместила макрофаги, выращенные в лаборатории, обратно в легкие мыши. Клетки, выращенные в лаборатории, нельзя было отличить от их эквивалентов, которые никогда не покидали легкие. То есть адаптация макрофагов к жизни в лаборатории оказалась полностью обратимой. Макрофаги, выращенные в лаборатории, «забыли» о времени, которое они провели в лаборатории, и полностью вернулись к своим нормальным функциям, несмотря на «культуральный шок».
Хотя исследование проводилось на мышах, его результаты могут быть применимы в будущем для лечения человека. Например, легочные макрофаги можно размножить в лаборатории и в экспериментах адаптировать их для борьбы с конкретным заболеванием, прежде чем клетки доставят в легкие пациента.
[Фото: Sara Gholamhosseinian Najjar and Michaela Burkon]
