Відкриття стовбурових клітин може покращити лікування лейкемії та інших захворювань
Неможливість отримати стовбурові клітини крові людини або гемопоетичні стовбурові клітини (HSC) для самостійного відновлення в лабораторії стримує прогрес у лікуванні лейкемії та інших захворювань крові.
Зараз нове дослідження Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі (UCLA) припускає, що відповідь може полягати в конкретному білку, активація якого може значно розширити HSC в культурі.
Команда UCLA виявила, що білок під назвою MLLT3 є ключовим регулятором функції HSC. Білок присутній на високому рівні в HSC плодів людини, новонароджених та дорослих. Однак культивовані HSC мають низький рівень MLLT3.
У недавньому Природа Дослідники повідомляють, як маніпулювання геном, відповідальним за вироблення білка, призвело до "більш ніж 12-кратного розширення трансплантованих" HSC.
Старшим автором статті є Ганна К. А. Міккола, професор молекулярної, клітинної та біології розвитку в UCLA. Вона вивчає HSC більше 20 років.
"Хоча ми багато років дізналися про біологію цих клітин, - каже Міккола, - залишилася одна ключова проблема: зробити самооновлення [HSC] в лабораторії".
"Ми повинні подолати цю перешкоду, щоб рухати поле вперед", - додає вона.
HSC потребують потужної здатності до самовідтворення
Всі тканини та клітини тіла покладаються на клітини крові для живлення та захисту. Щоб виконати таке невблаганне та обтяжливе завдання, клітини крові повинні мати можливість поповнюватися. У дорослих клітини крові та клітини шкіри мають найбільший поповнювальний потенціал, ніж будь-яка тканина.
Робота з виготовлення нових клітин крові падає на HSC. Щодня людський організм виробляє мільярди нових клітин крові завдяки HSC, які також утворюють імунні клітини.
HSC перебувають у кістковому мозку, де вони самостійно відновлюються та дозрівають до різних типів крові та імунних клітин.
Людям з певними захворюваннями крові або імунної системи, такими як лейкемія, потрібні нові запаси HSC для створення нових клітин. Протягом десятиліть лікарі застосовували трансплантацію кісткового мозку для збільшення своїх запасів.
Однак існують обмеження щодо того, наскільки трансплантація кісткового мозку може запропонувати рішення. Наприклад, не завжди вдається знайти відповідного донора, інакше тіло реципієнта може відхилити пересаджені клітини.
Інша проблема, яка може виникнути, полягає в тому, що кількості трансплантованих HSC може бути недостатньо для утворення достатньої кількості крові або імунних клітин для лікування захворювання.
Проблема з культивованими HSC
Вчені намагалися культивувати HSC в лабораторії як альтернативу трансплантації кісткового мозку. Однак різні спроби трансплантації культивованих HSC вражають загальну проблему: HSC, яку вчені видаляють з кісткового мозку, незабаром втрачає здатність до самовідновлення в культурі.
Як тільки HSC втрачають здатність створювати нові копії себе, єдине майбутнє, яке у них є, - це або диференціюватися у спеціалізовані клітини, або померти.
Для нового дослідження професор Мікола та її команда вивчили, що сталося з генами, оскільки HSC втратили здатність до самовідновлення в лабораторії.
Вони побачили, що деякі гени вимкнулися, коли це сталося. Вимкнені гени варіювали залежно від типів клітин, які утворювали HSC.
Щоб уважніше розглянути, команда генерувала HSC-подібні клітини з дорослих плюрипотентних стовбурових клітин, які не могли самовідтворюватися, а потім спостерігали за їх генною активністю.
Цей експеримент показав, що існує сильний зв'язок між здатністю HSC до самовідновлення та активністю MLLT3 ген.
Активний MLLT3 є необхідною умовою
Здається, що висока експресія MLLT3 забезпечує рясне надходження білка, який відповідає інструкціям, необхідним для самооновлення HSC.
Білок допомагає механізму HSC продовжувати працювати, поки клітина робить свою копію.
Подальші експерименти показали, що вставка активного MLLT3 ген у ядро HSC в лабораторній культурі збільшив їх здатність до самовідтворення у 12 разів.
"Якщо ми думаємо про кількість стовбурових клітин крові, необхідних для лікування пацієнта, це значна кількість".
Проф. Ганна К. А. Мікола
В інших дослідженнях, які намагалися змусити HSC до самовідновлення в культурі, використовувались невеликі молекули. Однак професор Мікола та її команда мали проблеми з таким підходом.
Вони виявили, що клітини не змогли підтримувати рівень білка MLLT3, і вони погано працювали, коли команда пересадила їх мишам.
Поєднання двох методів
Команда виявила, що поєднання методу малих молекул з MLLT3 генна активація генерує HSC, які належним чином інтегруються в кістковий мозок у мишей.
Ці HSC також виробляли всі правильні типи клітин крові і зберігали здатність до самовідновлення.
Занепокоєння науковців щодо виробництва трансплантаційних HSC в лабораторії полягає у забезпеченні їх правильної роботи після потрапляння в організм.
HSC повинні мати можливість самовідтворюватися правильним темпом, і вони не повинні отримувати мутації, які можуть призвести до таких захворювань, як лейкемія.
Здається, що забезпечення стабільних рівнів білка MLLT3 відповідає цим вимогам.
Зараз дослідники працюють над методами маніпулювання MLLT3 безпечніше та легше.
