Трансплантация печени — это эффективная процедура, которая действительно спасает жизни. Однако проблема заключается в нехватке донорских органов.
Существуют и другие трудности. Пациентам пожизненно необходимо принимать препараты для предотвращения отторжения органа, которые вызывают серьезные побочные эффекты. Ученые ищут лучший метод, который решил бы проблему дефицита органов и избавил бы пациентов от необходимости «отравлять» свое тело ради его спасения.
Трансплантация гепатоцитов (клеток печени) звучит как перспективное решение: клетки печени вводят пациенту напрямую. Проблема в том, что большинство из них погибает. Хуже того, организм может отторгнуть их.
У таких клеток низкая «эффективность приживаемости». Проще говоря, они не живут достаточно долго, чтобы оказать полезное действие.
Это сложный путь, но исследователи из Университета Тунцзи в Шанхае решили разобраться в причинах. Тин Фанг и его команда хотели понять, как зрелые клетки печени переключаются с выполнения своих обычных функций на активное восстановление поврежденного органа.
Понимание биологии размножения донорских гепатоцитов является ключевым моментом
Цель ясна: заставить трансплантированные клетки расти быстрее, регенерировать ткань и поддерживать работу печени в период заживления.
Светящиеся клетки и больные мыши
Как изучать клетки, которые делятся только тогда, когда печень повреждена?
Нужно выделить их.
Команда Фанга пометила донорские гепатоциты флуоресцентными белками. Эти маркеры заставляют клетки светиться под микроскопом, что позволяет легко отслеживать их судьбу.
Они ввели эти светящиеся клетки мышам. Конкретно мышам с дефектом гена Fah-/-, что является стандартной моделью для изучения острой печеночной недостаточности у людей.
Затем они стали ждать и наблюдать.
Через неделю после трансплантации светящиеся клетки изменились на генетическом уровне. Они «переключили песню»: профиль экспрессии их генов полностью сместился.
К двенадцатой неделе все вернулось в норму.
Клетки успокоились и перешли к обычному ритму. Но именно в тот промежуток — когда клетки лихорадочно работали и размножались — и заключен секрет. Исследователи заметили, что в этот период временные, трудящиеся клетки сверхэкспрессировали ген AFP (альфа-фетопротеин).
Так они назвали эти клетки: Afp⁺ rHep. Это аббревиатура от Afp-positive reprogrammed hepatocytes (перепрограммированные гепатоциты, позитивные по AFP).
Трансплантированные зрелые гепатоциты претерпевают масштабную транскрипционную перестройку… порождая транзиторную субпопуляцию
Эти клетки недолговечны. Они выполняют свою задачу, а затем возвращаются к статусу скучных взрослых клеток.
Не просто копирование роста
Можно было предположить, что эти клетки просто вернулись в стадию «младенчества», подобно процессу дедифференцировки, то есть сделали шаг назад, чтобы легче делиться.
Но все не так просто.
Группа Фанга сравнила Afp⁺ rHep с генетическим атласом развития печени. У нормальных незрелых клеток активны определенные гены. Эти трансплантированные клетки не выглядели их точной копией.
Эти перепрограммированные взрослые клетки поступили умнее. Они активировали гены, отвечающие за размножение, но сохранили активными гены метаболизма. Они могли делиться и при этом продолжать перерабатывать химические вещества.
Большинство растущих клеток не способны на оба процесса одновременно. Это скоординированные усилия — баланс между созданием новых частей и поддержанием работы «двигателя».
Команда исследовала, с какими белками взаимодействует белок AFP. Они использовали коиммунопреципитацию и масс-спектрометрию — классические, но мощные методы молекулярной биологии.
Они обнаружили, что AFP взаимодействует с PPARγ (рецептор, активируемый пролифераторами пероксисом, гамма-изоформа).
PPARγ имеет огромное значение: он регулирует метаболические функции в клетках печени. Таким образом, AFP — это не просто маркер роста. Это «регулировщик», связывающий рост с метаболизмом.
Но это только мыши. Люди сложнее. Разделяют ли они этот механизм?
Фанг проверил публичные генетические базы данных. Они изучили пациентов, перенесших острую печеночную недостаточность из-за передозировки парацетамолом или вирусного гепатита.
У этих людей активировались те же гены.
Эта эволюционная консервативность подчеркивает трансляционную значимость (перспективы клинического применения)
Один и тот же сигнал. Одна и та же стратегия восстановления. И у мышей, и у людей.
Спусковой крючок
Итак, как все начинается? Почему здоровая взрослая клетка печени решает на две недели вести себя как «строитель»?
Окружающая среда.
Клетки живут в микроокружении и реагируют на то, что происходит вокруг.
Исследователи изучили иммунный ответ в поврежденной печени. Они выяснили, что спусковым механизмом служит воспалительный сигнал TNF-α (фактор некроза опухоли альфа).
Не IL-6 и не другие привычные «подозреваемые».
Именно TNF-α запускает процесс.
Но откуда взялся этот TNF-α? Они искали источник. Им оказались нейтрофилы — иммунные клетки, быстро реагирующие на место повреждения.
Последовательность событий выглядит так:
- Печень повреждается.
- Появляются нейтрофилы.
- Они выделяют TNF-α в тканевую среду.
- Трансплантированные гепатоциты улавливают этот сигнал.
Это переключает тумблер. Уровень AFP повышается. В процесс включается PPARγ. Клетки перестают «отдыхать» и начинают множиться.
Они переходят в пролиферативное состояние, помогая восстанавливать печень, а затем останавливаются.
Лучший процесс отбора
Текущий отбор клеток для трансплантации опирается на старые маркеры — те, которые нам уже известны.
Это исследование предполагает, что нам нужен новый список критериев.
Вместо того чтобы выбирать любые клетки или просто те, что выглядят здоровыми, почему бы не выбрать те, которые с большей вероятностью будут регенерировать?
Если известно, что экспрессия AFP предсказывает способность клетки войти в состояние «строителя», можно целенаправленно отбирать именно такие клетки. Вы выбираете клетки, обладающие как метаболической пригодностью, так и репродуктивным драйвом.
Это меняет подход к подготовке материала для трансплантации.
Эти открытия продвигают вперед функционально валидированную модель
Каркас уже создан. Целевые мишени идентифицированы. Путь от воспалительной реакции нейтрофилов к регенерации, управляемой AFP, нанесен на карту.
Какие следующие шаги? Клинические испытания. Проверка механизма на реальных людях.
Сейчас у нас есть механизм — четкая связь между первичной реакцией иммунной системы и «ремонтным набором» печени.
Это заставляет задуматься: не зацикливались ли мы все это время на неправильных аспектах при изучении донорских клеток?
Или ключ к успеху все время находился на виду, внутри самих иммунных клеток?
Ссылка: T. Fang et al., Conversion of Transplanted Mature Hepatocytes into Afp⁺ Reprogrammed Cells for Liver regeneration after injury. Advanced Science (2024). DOI: 10.1002/advs.202307111
