Matične celice, ki se "nagnejo", tvorijo novo kostno tkivo
Nove raziskave so odkrile možen način manipulacije z nekaterimi izvornimi celicami za ustvarjanje novega kostnega tkiva. Rezultati te preiskave bi lahko močno izboljšali izid za ljudi s poškodbami okostja ali stanji, kot je osteoporoza.
Matične celice so nediferencirane celice, ki se lahko specializirajo in opravljajo katero koli funkcijo.
Veliko nedavnih raziskav se je osredotočilo na to, kako najbolje uporabiti izvorne celice v terapevtske namene. Raziskovalce še posebej zanima, kako z njimi manipulirati in ustvariti novo tkivo, ki lahko uspešno nadomesti poškodovane sklope celic ali tiste, ki ne delujejo več.
V novi študiji z Medicinske fakultete Univerze Johns Hopkins v Baltimoru je dr. Aaron James s svojo ekipo preučil mehanizme, ki določenim vrstam matičnih celic, ki so znane kot "perivaskularne matične celice", omogočajo, da tvorijo nove kostno tkivo.
Te matične celice se običajno spremenijo v maščobno ali kostno tkivo. Do danes ni jasno, kaj točno določa njihovo usodo.
»Naše kosti imajo omejen nabor matičnih celic, iz katerih lahko črpamo, da bi ustvarili novo kost. Če bi te celice lahko nagovarjali k usodi kostnih celic in jih oddaljili od maščob, bi to pomenil velik napredek v naši sposobnosti za spodbujanje zdravja in zdravljenja kosti. "
Dr. Aaron James
Preiskovalci so svoje raziskave izvedli na podganah, pa tudi na kulturah človeških celic, in o svojih ugotovitvah poročajo v reviji Znanstvena poročila.
Beljakovine, ki poganjajo celično usodo
Prejšnje študije, ki jih je opravil dr. James, so pokazale, da bo določena signalna beljakovina, imenovana WISP-1, verjetno vodila usodo perivaskularnih izvornih celic, tako da jim bo "rekla", ali naj tvorijo maščobo ali kostno tkivo.
V sedanji študiji so raziskovalci skušali dokazati vlogo WISP-1 pri določanju usode izvornih celic z genskim spreminjanjem nabora človeških izvornih celic, da bi preprečili njihovo proizvodnjo teh beljakovin.
Ko so primerjali gensko aktivnost v izdelanih izvornih celicah z gensko aktivnostjo v celicah, ki so še vedno proizvajale WISP-1, so raziskovalci potrdili, da je protein imel pomembno vlogo. V celicah brez WISP-1 so štirje geni, odgovorni za tvorbo maščobe, imeli 50–200 odstotkov višjo raven aktivnosti kot celice, ki so še naprej proizvajale WISP-1.
To je tudi nakazovalo, da lahko pravi odmerek te signalne beljakovine povzroči, da matične celice tvorijo kostno tkivo namesto maščobnega tkiva.
Po pričakovanju so raziskovalci, ko so nato modificirali izvorne celice, da bi povečali proizvodnjo WISP-1, opazili, da so trije geni, ki spodbujajo rast kostnega tkiva, postali dvakrat aktivnejši kot tisti v matičnih celicah z normalno ravnjo signalnega proteina.
Hkrati je bila aktivnost genov, ki so spodbujali rast maščobnega tkiva - na primer receptorja gama (PPARG), aktiviranega s proliferacijo peroksisoma - v matičnih celicah z dvigom WISP-1 nižja in to zmanjšanje je prišlo v korist geni, ki določajo rast kostnega tkiva.
Intervencija matičnih celic kaže na obljube
V naslednji fazi študije so znanstveniki z modelom podgan ugotovili, ali lahko WISP-1 pospeši celjenje kosti pri fuziji hrbtenice, vrsta medicinske intervencije, ki zahteva združitev dveh ali več vretenc (kosti hrbtenice), da tvorijo eno samo kost.
Terapevtska uporaba hrbtenične fuzije je izboljšati bolečine v hrbtu ali stabilnost hrbtenice v okviru različnih stanj, ki vplivajo na hrbtenico, kot je skolioza.
Običajno "tak postopek zahteva ogromno novih kostnih celic," pojasnjuje dr. James. "Če bi lahko na mestu fuzije usmerili nastajanje kostnih celic, bi lahko pomagali bolnikom hitreje okrevati in zmanjšali tveganje za zaplete," ugotavlja.
V sedanji študiji so raziskovalci podganam vbrizgali človeške izvorne celice, ki so imele aktivni WISP-1. To so storili med vretenci, ki naj bi se spojila v okviru postopka fuzije.
Po štirih tednih so dr. James in njegova ekipa ugotovili, da imajo živali v hrbtenici še vedno visoko raven WISP-1. Poleg tega se je novo kostno tkivo že tvorilo na pravih mestih, kar je omogočilo, da so vretenci "varjeni".
Nasprotno pa podgane, ki so bile deležne enakega kirurškega posega, vendar brez pospeševanja WISP-1, v tem istem obdobju niso predstavljale nobene fuzije vretenc.
"Upamo, da bodo naše ugotovitve pospešile razvoj celičnih terapij za spodbujanje tvorbe kosti po operacijah, kot je ta, in pri drugih poškodbah skeleta in boleznih, kot so zlomljene kosti in osteoporoza," pravi dr. James.
V prihodnosti želi raziskovalna skupina tudi ugotoviti, ali bi lahko zmanjšanje ravni WISP-1 v izvornih celicah privedlo do tega, da tvorijo maščobno tkivo, kar bi lahko pripomoglo k hitrejšemu celjenju ran.
