„Коаксиращи“ стволови клетки за образуване на нова костна тъкан
Ново изследване идентифицира възможен начин за манипулиране на определени стволови клетки за генериране на нова костна тъкан. Резултатите от това разследване могат значително да подобрят резултата за хора със скелетни наранявания или състояния като остеопороза.
Стволовите клетки са недиференцирани клетки, които имат потенциал да се специализират и да изпълняват всякакви функции.
Много от последните изследвания са фокусирани върху това как най-добре да се използват стволови клетки за терапевтични цели. Изследователите се интересуват особено от това как да ги манипулират, за да създадат нова тъкан, която може успешно да замени повредените групи клетки или тези, които вече не функционират.
В ново проучване от Медицинския факултет на Университета Джонс Хопкинс в Балтимор, д-р Аарън Джеймс и неговият екип са проучили механизмите, които позволяват на определени видове стволови клетки, известни като „периваскуларни стволови клетки“, да образуват нови костна тъкан.
Тези стволови клетки са склонни да се превръщат или в мастна тъкан, или в костна тъкан. Към днешна дата не е ясно какво точно определя съдбата им.
„Нашите кости имат ограничен набор от стволови клетки, от които да черпят, за да създадат нова кост. Ако бихме могли да придушим тези клетки към съдбата на костните клетки и далеч от мазнините, това би било голям напредък в способността ни да насърчаваме здравето и заздравяването на костите. "
Д-р Арън Джеймс
Изследователите проведоха изследванията си върху модел на плъхове, както и в човешки клетъчни култури и докладват своите открития в списанието Научни доклади.
Протеинът, който движи клетъчната съдба
Предишни проучвания, проведени от д-р Джеймс, предполагат, че определен сигнален протеин, наречен WISP-1, е вероятно да повлияе на съдбата на периваскуларните стволови клетки, като им „каже“ дали да образуват мастна или костна тъкан.
В настоящото проучване изследователите се опитаха да докажат ролята на WISP-1 в определянето на съдбата на стволовите клетки, като генетично модифицират набор от човешки стволови клетки, за да ги спрат да произвеждат този протеин.
Когато сравняват генната активност в създадените стволови клетки с генната активност в клетките, които все още произвеждат WISP-1, изследователите потвърждават, че протеинът играе важна роля. В клетките без WISP-1 четири от гените, отговорни за образуването на мазнини, имат 50-200 процента по-високо ниво на активност, отколкото в клетките, продължаващи да произвеждат WISP-1.
Това също показва, че правилната доза на този сигнализиращ протеин може да стимулира стволовите клетки да образуват костна тъкан вместо мастна тъкан.
Както се очакваше, когато изследователите модифицираха стволовите клетки, за да увеличат производството на WISP-1, те забелязаха, че три от гените, които стимулират растежа на костната тъкан, стават два пъти по-активни в сравнение с тези в стволовите клетки с нормални нива на сигнализиращия протеин.
В същото време активността на гените, които стимулират растежа на мастната тъкан - като активиран от пероксизома пролифератор гама рецептор (PPARG) - е била с 42% по-ниска в стволовите клетки с усилване на WISP-1 и това намаление се е случило в полза на гени, които определят растежа на костната тъкан.
Намесата на стволови клетки показва обещание
В следващия етап от изследването учените използваха модел на плъх, за да определят дали WISP-1 може да ускори заздравяването на костите при гръбначно сливане, вид медицинска интервенция, която изисква съединяване на два или повече прешлена (кости на гръбначния стълб), за да се образува една кост.
Терапевтичното използване на гръбначния синтез е за подобряване на болки в гърба или гръбначна стабилност в контекста на различни състояния, които засягат гръбначния стълб, като сколиоза.
Обикновено „Подобна процедура изисква огромно количество нови костни клетки“, обяснява д-р Джеймс. „Ако бихме могли да насочим създаването на костни клетки на мястото на сливането, бихме могли да помогнем на пациентите да се възстановят по-бързо и да намалим риска от усложнения“, отбелязва той.
В настоящото проучване изследователите инжектираха човешки стволови клетки, които имаха активен WISP-1, на плъхове. Те направиха това между прешлените, които трябваше да се съединят като част от процедурата за сливане.
След 4 седмици д-р Джеймс и неговият екип установиха, че животните все още показват високи нива на WISP-1 в гръбначната си тъкан. Нещо повече, нова костна тъкан вече се формира на правилните места, което позволява на прешлените да бъдат „заварени“.
Обратно, плъховете, които са получили същата хирургическа интервенция, но без усилване на WISP-1, не са представили никакво гръбначно сливане през този същия период.
„Надяваме се, че нашите открития ще ускорят развитието на клетъчни терапии за насърчаване на формирането на костите след операции като тази и за други скелетни наранявания и заболявания, като счупени кости и остеопороза“, заявява д-р Джеймс.
В бъдеще изследователският екип също има за цел да разбере дали намаляването на нивата на WISP-1 в стволовите клетки може да ги накара да образуват мастна тъкан, което може да спомогне за по-бързото зарастване на рани.
