Odkritje matičnih celic bi lahko izboljšalo zdravljenje levkemije in drugih bolezni
Nezmožnost pridobivanja izvornih celic človeške krvi ali krvotvornih matičnih celic (HSC) za samoobnovo v laboratoriju ovira napredek pri zdravljenju levkemije in drugih bolezni krvi.
Zdaj nova študija kalifornijske univerze v Los Angelesu (UCLA) kaže, da je odgovor morda v določeni beljakovini, katere aktivacija lahko močno razširi HSC v kulturi.
Skupina UCLA je ugotovila, da je protein, imenovan MLLT3, ključni regulator funkcije HSC. Beljakovine so v visoki ravni prisotne v HSC človeških plodov, novorojenčkov in odraslih. Vendar pa imajo gojeni HSC nizke ravni MLLT3.
V nedavnem Narava raziskovalci poročajo, kako je manipulacija z genom, ki je odgovoren za tvorbo beljakovin, privedla do "več kot dvanajstkratne širitve presadljivih" HSC.
Starejša avtorica študijske naloge je Hanna K. A. Mikkola, profesorica molekularne, celične in razvojne biologije na UCLA. HSC preučuje že več kot 20 let.
"Čeprav smo se skozi leta veliko naučili o biologiji teh celic," pravi Mikkola, "je ključni izziv ostal: samoobnova [HSC] v laboratoriju."
"To oviro moramo premagati, da lahko polje premaknemo naprej," dodaja.
HSC potrebujejo močno sposobnost samokopiranja
Vsa tkiva in celice telesa se za hrano in zaščito zanašajo na krvne celice. Če želite izpolniti tako neusmiljeno in zahtevno nalogo, morajo biti krvne celice sposobne samopopolniti se. Pri odraslih imajo krvne celice in kožne celice največjo sposobnost obnavljanja od vseh tkiv.
Naloga izdelave novih krvnih celic spada v HSC. Vsak dan človeško telo ustvari milijarde novih krvnih celic, zahvaljujoč HSC, ki tvorijo tudi imunske celice.
HSC se nahajajo v kostnem mozgu, kjer se samoobnavljajo in dozorijo v različne vrste krvi in imunske celice.
Ljudje z nekaterimi boleznimi krvi ali imunskega sistema, na primer z levkemijo, potrebujejo sveže zaloge HSC, da ustvarijo nove celice. Zdravniki že desetletja uporabljajo presaditve kostnega mozga, da povečajo svojo oskrbo.
Vendar obstajajo omejitve glede obsega, v katerem lahko presaditev kostnega mozga ponudi rešitev. Na primer, ni vedno mogoče najti ustreznega darovalca ali pa bo telo prejemnika zavrnilo presajene celice.
Druga težava, ki se lahko pojavi, je, da število presajenih HSC morda ne bo dovolj za tvorjenje zadostne količine krvi ali imunskih celic za zdravljenje bolezni.
Problem gojenih HSC
Znanstveniki so poskušali gojiti HSC v laboratoriju kot alternativo presaditvi kostnega mozga. Vendar so različni poskusi presaditve gojenih HSC povzročili pogost problem: HSC, ki so jih znanstveniki odstranili iz kostnega mozga, kmalu izgubijo sposobnost samoobnove v kulturi.
Ko HSC izgubijo sposobnost izdelave novih kopij, je edina prihodnost, da se ločijo v specializirane celice ali umrejo.
Za novo študijo sta prof. Mikkola in njena ekipa preučili, kaj se je zgodilo z geni, saj so HSC izgubili sposobnost samoobnove v laboratoriju.
Videli so, da so se nekateri geni izklopili, ko se je to zgodilo. Izklopljeni geni so se razlikovali glede na vrste celic, ki so jih tvorili HSC.
Za podrobnejši pregled je ekipa iz odraslih pluripotentnih matičnih celic ustvarila HSC podobne celice, ki se niso mogle samopodvojiti, nato pa opazovala njihovo gensko aktivnost.
Ta poskus je pokazal, da obstaja močna povezava med sposobnostjo samoobnavljanja HSC in aktivnostjo HSC MLLT3 gen.
Aktivno MLLT3 je nujen pogoj
Zdi se, da visok izraz MLLT3 zagotavlja obilno zalogo beljakovin, ki so v skladu z navodili, potrebnimi za samoobnovo HSC.
Beljakovine pomagajo strojem HSC, da še naprej delujejo, medtem ko celica naredi svojo kopijo.
Nadaljnji poskusi so pokazali, da vstavljanje aktivnega MLLT3 gena v jedro HSC v laboratorijski kulturi je povečal njihovo sposobnost samopodvajanja za faktor 12.
"Če pomislimo na količino krvnih matičnih celic, ki je potrebna za zdravljenje bolnika, je to precejšnje število."
Prof. Hanna K. A. Mikkola
Druge študije, ki so poskušale HSC samoobnavljati v kulturi, so uporabljale majhne molekule. Vendar pa sta prof. Mikkola in njena ekipa s tem pristopom imeli težave.
Ugotovili so, da celice niso mogle vzdrževati ravni beljakovin MLLT3 in niso dobro delovale, ko jih je ekipa presadila v miši.
Združevanje obeh metod
Skupina je ugotovila, da kombiniranje metode z majhnimi molekulami MLLT3 z aktivacijo gena nastanejo HSC, ki se pri miših pravilno vključijo v kostni mozeg.
Ti HSC so prav tako proizvedli vse pravilne vrste krvnih celic in ohranili sposobnost samoobnavljanja.
Skrb znanstvenikov glede proizvodnje presadljivih HSC v laboratoriju je zagotoviti pravilno delovanje, ko so v telesu.
HSC morajo biti sposobni samokopirati s pravo hitrostjo in ne smejo pridobiti mutacij, ki bi lahko vodile do bolezni, kot je levkemija.
Zdi se, da zagotavljanje stabilnih ravni beljakovin MLLT3 izpolnjuje te zahteve.
Raziskovalci zdaj delajo na metodah manipuliranja MLLT3 varneje in lažje.
