Откриването на стволови клетки може да подобри лечението на левкемия и други заболявания
Невъзможността да се получат стволови клетки от човешка кръв или хематопоетични стволови клетки (HSC) да се самообновят в лабораторията възпрепятства напредъка в лечението на левкемия и други кръвни заболявания.
Сега ново проучване от Калифорнийския университет в Лос Анджелис (UCLA) предполага, че отговорът може да се крие в определен протеин - чието активиране може значително да разшири HSC в културата.
Екипът на UCLA установи, че протеинът, наречен MLLT3, е ключов регулатор на функцията HSC. Протеинът присъства на високи нива в HSC на човешките плодове, новородените и възрастните. Култивираните HSC обаче имат ниски нива на MLLT3.
В скорошно Природата Изследователите съобщават как манипулирането на гена, отговорен за създаването на протеина, е довело до „повече от 12-кратно разширяване на трансплантируемите“ HSC.
Старшият автор на учебната статия е Хана К. А. Микола, професор по молекулярна, клетъчна биология и биология на развитието в UCLA. Тя изучава HSCs повече от 20 години.
„Въпреки че през годините научихме много за биологията на тези клетки - казва Микола, - остава едно ключово предизвикателство: да накараме [HSCs] да се подновят в лабораторията.“
„Трябва да преодолеем това препятствие, за да придвижим полето напред“, добавя тя.
HSC се нуждаят от мощна способност за самовъзпроизвеждане
Всички тъкани и клетки на тялото разчитат на кръвни клетки за подхранване и защита. За да изпълнят такава безмилостна и обременителна задача, кръвните клетки трябва да могат да се попълват. При възрастни кръвните клетки и кожните клетки имат най-голям капацитет за попълване от всяка тъкан.
Работата по създаването на нови кръвни клетки се пада на HSC. Всеки ден човешкото тяло прави милиарди нови кръвни клетки, благодарение на HSC, които също правят имунни клетки.
HSC се намират в костния мозък, където се самообновяват и узряват в различни видове кръв и имунни клетки.
Хората с определени заболявания на кръвта или имунната система - като левкемия - се нуждаят от нови запаси от HSC, за да направят нови клетки. В продължение на десетилетия лекарите използват трансплантации на костен мозък, за да увеличат своите доставки.
Съществуват обаче ограничения за степента, до която трансплантациите на костен мозък могат да предложат решение. Например, не винаги е възможно да се намери подходящ донор, или тялото на получателя може да отхвърли трансплантираните клетки.
Друг проблем, който може да възникне, е, че броят на трансплантираните HSC може да не е достатъчен, за да генерира достатъчно кръв или имунни клетки за лечение на болестта.
Проблемът с култивираните HSC
Учените са се опитали да култивират HSCs в лаборатория като алтернатива на трансплантациите на костен мозък. Въпреки това, различни опити за трансплантация на култивирани HSCs удариха често срещан проблем: HSCs, които учените са премахнали от костния мозък, скоро губят способността си за самообновяване в културата.
След като HSCs загубят способността да правят нови копия на себе си, единственото бъдеще, което имат, е или да се диференцират в специализирани клетки, или да умрат.
За новото проучване проф. Микола и нейният екип разгледаха какво се случи с гените, тъй като HSCs загубиха способността си да се самовъзобновяват в лабораторията.
Те видяха, че някои гени се изключиха, когато това се случи. Изключените гени варират в зависимост от видовете клетки, които HSCs образуват.
За да се вгледа по-отблизо, екипът генерира HSC-подобни клетки от възрастни плюрипотентни стволови клетки, които не могат да се самовъзпроизвеждат и след това наблюдават тяхната генна активност.
Този експеримент показа, че съществува силна връзка между способността за самообновяване на HSC и активността на MLLT3 ген.
Активен MLLT3 е необходимо условие
Изглежда, че високият израз на MLLT3 осигурява изобилно снабдяване с неговия протеин, който носи инструкциите, необходими за самообновяване на HSC.
Протеинът помага на машината на HSC да продължи да работи, докато клетката прави копие на себе си.
По-нататъшни експерименти разкриха, че вмъкването на активна MLLT3 ген в ядрото на HSCs в лабораторна култура повишава способността им да се самовъзпроизвеждат с фактор 12.
„Ако мислим за количеството кръвни стволови клетки, необходимо за лечение на пациент, това е значителен брой.“
Проф. Хана К. А. Микола
Други изследвания, които са се опитали да накарат HSC да се самовъзобновят в културата, са използвали малки молекули. Проф. Микола и нейният екип обаче имаха проблеми с този подход.
Те открили, че клетките не са в състояние да поддържат нивата на MLLT3 протеин и не са работили добре, когато екипът ги е трансплантирал на мишки.
Комбиниране на двата метода
Екипът установи, че комбинирането на метода с малки молекули с MLLT3 генно активиране генерира HSC, които се интегрират правилно в костния мозък при мишки.
Тези HSC също произвеждат всички правилни видове кръвни клетки и запазват способността си да се самообновяват.
Загрижеността на учените относно производството на трансплантируеми HSC в лабораторията е да се гарантира, че те работят правилно, след като са в тялото.
HSC трябва да могат да се възпроизвеждат с правилното темпо и не трябва да придобиват мутации, които могат да доведат до заболявания като левкемия.
Изглежда, че осигуряването на стабилни нива на MLLT3 протеин отговаря на тези изисквания.
Сега изследователите работят върху методи за манипулиране MLLT3 по-безопасно и лесно.
