Ученые создали биосенсор для проверки стволовых клеток перед лечением
Российская разработка позволяет в реальном времени видеть, во что превращаются стволовые клетки — в костную или жировую ткань. Это важно для регенеративной медицины, где перед трансплантацией нужно точно понимать качество и стадию созревания клеток.
Источник: L.V. Putlyaeva et al. / Frontiers in Cell and Developmental Biology, 2026. Краткое резюме исследования.
МОСКВА, 7 июля /Новости науки/. Российские ученые создали светящийся биосенсор, который помогает следить за развитием стволовых клеток. Об этом сообщила пресс-служба Российского научного фонда.
Разработка может быть полезна для регенеративной медицины, где стволовые клетки используют для восстановления поврежденных тканей. Перед введением пациенту такие клетки необходимо тщательно проверять: если они созрели неправильно или культура неоднородна, это может снизить эффективность лечения и повысить риск побочных эффектов.
«После введения такой конструкции в человеческие стволовые клетки мы не увидели никаких негативных эффектов, тогда как стандартные красители для визуализации белков и ДНК часто очень токсичны, из-за чего их не удается использовать для длительного наблюдения за культурой», — рассказала участник проекта, старший научный сотрудник лаборатории молекулярной эндокринологии Центра регенеративной медицины МНОИ МГУ имени М.В. Ломоносова Лидия Путляева.
Биосенсор получил название K9-MILo. Он состоит из светящегося флуоресцентного белка и специального «якоря», который находит в ядре клетки эпигенетическую метку H3K9me3. Эта метка связана с участками ДНК, где гены находятся в «молчащем» состоянии. Когда сенсор связывается с такой меткой, ученые могут увидеть ее под микроскопом и понять, как меняется работа генома по мере созревания клетки.
В эксперименте исследователи 13 дней наблюдали за стволовыми клетками, которые превращались в клетки костной и жировой ткани. За это время они получили более 15 тыс. изображений и обработали их с помощью алгоритмов машинного обучения. Уже на второй день ученым удалось разделить клетки на две группы — будущие клетки костной ткани и будущие клетки жировой ткани.
Это означает, что «судьба» стволовой клетки начинает определяться очень рано, еще до появления внешне заметных признаков специализации. В перспективе такой подход позволит врачам и исследователям точнее оценивать стадию созревания клеток перед их использованием, например, при лечении переломов или восстановлении сердечной ткани.
Стволовые клетки костной и жировой ткани происходят из одного источника — мультипотентных клеток. Под действием внутренних программ и окружающей среды они выбирают путь развития. Нарушение этого баланса имеет клиническое значение: при старении и некоторых заболеваниях в костном мозге может накапливаться больше жировой ткани, что связано со снижением костной массы и риском остеопороза. Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в журнале Frontiers in Cell and Developmental Biology.
Разработка может быть полезна для регенеративной медицины, где стволовые клетки используют для восстановления поврежденных тканей. Перед введением пациенту такие клетки необходимо тщательно проверять: если они созрели неправильно или культура неоднородна, это может снизить эффективность лечения и повысить риск побочных эффектов.
«После введения такой конструкции в человеческие стволовые клетки мы не увидели никаких негативных эффектов, тогда как стандартные красители для визуализации белков и ДНК часто очень токсичны, из-за чего их не удается использовать для длительного наблюдения за культурой», — рассказала участник проекта, старший научный сотрудник лаборатории молекулярной эндокринологии Центра регенеративной медицины МНОИ МГУ имени М.В. Ломоносова Лидия Путляева.
Биосенсор получил название K9-MILo. Он состоит из светящегося флуоресцентного белка и специального «якоря», который находит в ядре клетки эпигенетическую метку H3K9me3. Эта метка связана с участками ДНК, где гены находятся в «молчащем» состоянии. Когда сенсор связывается с такой меткой, ученые могут увидеть ее под микроскопом и понять, как меняется работа генома по мере созревания клетки.
В эксперименте исследователи 13 дней наблюдали за стволовыми клетками, которые превращались в клетки костной и жировой ткани. За это время они получили более 15 тыс. изображений и обработали их с помощью алгоритмов машинного обучения. Уже на второй день ученым удалось разделить клетки на две группы — будущие клетки костной ткани и будущие клетки жировой ткани.
Это означает, что «судьба» стволовой клетки начинает определяться очень рано, еще до появления внешне заметных признаков специализации. В перспективе такой подход позволит врачам и исследователям точнее оценивать стадию созревания клеток перед их использованием, например, при лечении переломов или восстановлении сердечной ткани.
Стволовые клетки костной и жировой ткани происходят из одного источника — мультипотентных клеток. Под действием внутренних программ и окружающей среды они выбирают путь развития. Нарушение этого баланса имеет клиническое значение: при старении и некоторых заболеваниях в костном мозге может накапливаться больше жировой ткани, что связано со снижением костной массы и риском остеопороза. Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в журнале Frontiers in Cell and Developmental Biology.
