Matične stanice koje se "nagovaraju" tvore novo koštano tkivo
Novo istraživanje identificiralo je mogući način manipulacije određenim matičnim stanicama kako bi se stvorilo novo koštano tkivo. Rezultati ove istrage mogli bi znatno poboljšati ishod za ljude s koštanim ozljedama ili stanjima poput osteoporoze.
Matične stanice su nediferencirane stanice koje se mogu specijalizirati i preuzeti bilo koju funkciju.
Mnogo nedavnih istraživanja usredotočilo se na to kako najbolje koristiti matične stanice u terapijske svrhe. Istraživače posebno zanima kako njima manipulirati kako bi stvorili novo tkivo koje može uspješno zamijeniti oštećene skupine stanica ili one koje više nisu funkcionalne.
U novoj studiji s Medicinskog fakulteta Sveučilišta Johns Hopkins u Baltimoreu, dr. Aaron James i njegov tim istražili su mehanizme koji omogućavaju određenim vrstama matičnih stanica, koje su poznate kao "perivaskularne matične stanice", da stvaraju nove koštano tkivo.
Te matične stanice imaju tendenciju pretvaranja u masno ili koštano tkivo. Do danas nije jasno što točno određuje njihovu sudbinu.
„Naše kosti imaju ograničen bazen matičnih stanica iz kojih se crpe kako bi stvorile novu kost. Kad bismo mogli nagovoriti ove stanice prema sudbini koštanih stanica i dalje od masti, to bi bio sjajan napredak u našoj sposobnosti da promoviramo zdravlje i ozdravljenje kostiju. "
Dr. Aaron James
Istražitelji su svoja istraživanja provodili na modelu štakora, kao i na kulturama ljudskih stanica, a svoja otkrića prenose u časopisu Znanstvena izvješća.
Protein koji pokreće staničnu sudbinu
Prethodne studije koje je provodio dr. James sugerirale su da će određeni signalni protein nazvan WISP-1 vjerojatno pokretati sudbinu perivaskularnih matičnih stanica tako što će im "reći" da li stvaraju masno tkivo ili koštano tkivo.
U trenutnoj studiji istraživači su pokušali dokazati ulogu WISP-1 u određivanju sudbine matičnih stanica genetskom modifikacijom skupa ljudskih matičnih stanica kako bi ih spriječili da proizvode ovaj protein.
Kada su uspoređivali gensku aktivnost u konstruiranim matičnim stanicama s genskom aktivnošću u stanicama koje su još uvijek proizvodile WISP-1, istraživači su potvrdili da je protein igrao važnu ulogu. U stanicama bez WISP-1, četiri gena odgovorna za stvaranje masnoće imala su 50-200 posto višu razinu aktivnosti nego u stanicama koje su nastavile proizvoditi WISP-1.
To je također ukazalo da bi točna doza ovog signalnog proteina mogla navesti matične stanice da formiraju koštano tkivo umjesto masnog tkiva.
Kao što se i očekivalo, kada su istraživači potom modificirali matične stanice kako bi povećali proizvodnju WISP-1, primijetili su da su tri gena koji potiču rast koštanog tkiva postali dvostruko aktivniji u usporedbi s onima u matičnim stanicama s normalnom razinom signalnog proteina.
Istodobno, aktivnost gena koji potiču rast masnog tkiva - poput gama receptora aktiviranog proliferatorom peroksizoma (PPARG) - bila je 42 posto niža u matičnim stanicama s pojačanim WISP-1, a to smanjenje dogodilo se u korist geni koji određuju rast koštanog tkiva.
Intervencija matičnih stanica pokazuje obećanje
U sljedećoj fazi studije znanstvenici su koristili model štakora kako bi utvrdili može li WISP-1 pojačati zacjeljivanje kostiju u fuziji kralježnice, vrsta medicinske intervencije koja zahtijeva spajanje dva ili više kralješaka (kosti kralježnice) kako bi se stvorila jedna kost.
Terapijska upotreba fuzije kralježnice je za poboljšanje bolova u leđima ili stabilnosti kralježnice u kontekstu različitih stanja koja utječu na kralježnicu, poput skolioze.
Obično „takav postupak zahtijeva ogromnu količinu novih koštanih stanica“, objašnjava dr. James. "Kad bismo mogli usmjeriti stvaranje koštanih stanica na mjestu fuzije, mogli bismo pomoći pacijentima da se brže oporave i smanje rizik od komplikacija", napominje.
U trenutnoj studiji istraživači su štakorima ubrizgavali ljudske matične stanice koje su imale aktivni WISP-1. To su učinili između kralješaka koji su se trebali spojiti u sklopu postupka fuzije.
Nakon 4 tjedna, dr. James i njegov tim otkrili su da životinje i dalje pokazuju visoku razinu WISP-1 u svom kralježničnom tkivu. Štoviše, novo koštano tkivo već se formiralo na pravim mjestima, omogućujući kralješcima da se "zavare".
Suprotno tome, štakori koji su primili istu kiruršku intervenciju, ali bez pojačanja WISP-1, nisu predstavljali fuziju kralješaka u tom istom razdoblju.
"Nadamo se da će naša otkrića unaprijediti razvoj staničnih terapija za promicanje stvaranja kostiju nakon operacija poput ove i za druge ozljede kostiju i bolesti, poput slomljenih kostiju i osteoporoze", izjavljuje dr. James.
U budućnosti istraživački tim također želi otkriti bi li smanjenje razine WISP-1 u matičnim stanicama moglo dovesti do stvaranja masnog tkiva, što bi moglo pomoći u bržem zacjeljivanju rana.
