Otkrivanje matičnih stanica moglo bi poboljšati liječenje leukemije i drugih bolesti
Nemogućnost primjene matičnih stanica ljudske krvi ili krvotvornih matičnih stanica (HSC) za samoobnavljanje u laboratoriju koči napredak u liječenju leukemije i drugih bolesti krvi.
Nova studija sa Sveučilišta Kalifornija u Los Angelesu (UCLA) sugerira da se odgovor možda krije u određenom proteinu - čija aktivacija može uvelike proširiti HSC u kulturi.
Tim UCLA otkrio je da je protein nazvan MLLT3 ključni regulator funkcije HSC. Protein je prisutan na visokoj razini u HSC-u ljudskih fetusa, novorođenčadi i odraslih. Međutim, kultivirani HSC imaju nisku razinu MLLT3.
U nedavnom Priroda Istraživači izvještavaju kako je manipuliranje genom koji je odgovoran za stvaranje proteina dovelo do "više od 12 puta širenja transplantabilnih" HSC-a.
Viša autorica studijskog rada je Hanna K. A. Mikkola, profesorica molekularne, stanične i razvojne biologije na UCLA. Više od 20 godina proučava HSC.
"Iako smo tijekom godina naučili puno o biologiji ovih stanica", kaže Mikkola, "ostao je jedan ključni izazov: učiniti [HSC] samoobnavljanjem u laboratoriju."
"Moramo prevladati ovu prepreku da bismo polje pomaknuli naprijed", dodaje ona.
HSC trebaju moćnu sposobnost samokopiranja
Sva se tkiva i stanice tijela oslanjaju na krvne stanice za hranu i zaštitu. Da bi ispunile tako neumoljiv i težak zadatak, krvne stanice moraju se moći napuniti. U odraslih, krvne stanice i stanice kože imaju najveći kapacitet nadopunjavanja od bilo kojeg tkiva.
Posao stvaranja novih krvnih stanica pada na HSC. Svakodnevno ljudsko tijelo stvara milijarde novih krvnih stanica, zahvaljujući HSC-u, koji također stvara imunološke stanice.
HSC borave u koštanoj srži, gdje se samoobnavljaju i sazrijevaju u različite vrste krvi i imunološke stanice.
Osobe s određenim bolestima krvi ili imunološkog sustava - poput leukemije - trebaju nove zalihe HSC-a kako bi stvorile nove stanice. Desetljeća su liječnici koristili transplantaciju koštane srži kako bi povećali svoje zalihe.
Međutim, postoje ograničenja u kojoj mjeri transplantacija koštane srži može ponuditi rješenje. Na primjer, nije uvijek moguće pronaći odgovarajućeg davatelja ili bi tijelo primatelja moglo odbiti presađene stanice.
Drugi problem koji se može pojaviti je taj da broj transplantiranih HSC možda neće biti dovoljan za stvaranje dovoljno krvi ili imunoloških stanica za liječenje bolesti.
Problem s uzgojenim HSC-ima
Znanstvenici su pokušali uzgajati HSC u laboratoriju kao alternativu transplantaciji koštane srži. Međutim, razni pokušaji transplantacije kultiviranih HSC-a pogodili su čest problem: HSC-ovi koje su znanstvenici uklonili iz koštane srži ubrzo gube sposobnost samoobnavljanja u kulturi.
Jednom kada HSC izgube sposobnost stvaranja novih kopija, jedina budućnost koju imaju je ili se diferencirati u specijalizirane stanice ili umrijeti.
Za novo istraživanje, prof. Mikkola i njezin tim pogledali su što se dogodilo s genima jer su HSC-ovi izgubili sposobnost samoobnavljanja u laboratoriju.
Vidjeli su da su se neki geni isključili kad se to dogodilo. Isključeni geni varirali su ovisno o vrstama stanica koje su stvorili HSC.
Kako bi ih bliže pogledao, tim je stvorio stanice slične HSC-u iz odraslih pluripotentnih matičnih stanica koje se nisu mogle samo replicirati, a zatim je promatrao njihovu gensku aktivnost.
Ovaj je eksperiment pokazao da postoji snažna veza između sposobnosti samoobnavljanja HSC-a i aktivnosti HSC-a MLLT3 gen.
Aktivan MLLT3 je nužan uvjet
Čini se da je visoki izraz MLLT3 osigurava obilnu opskrbu svojim proteinima, koji ima upute potrebne za samoobnavljanje HSC-a.
Protein pomaže HSC-ovim strojevima da nastave raditi dok stanica stvara svoju kopiju.
Daljnji eksperimenti otkrili su da umetanje aktivnog MLLT3 gena u jezgru HSC-a u laboratorijskoj kulturi povećao je njihovu sposobnost samo-replikacije za faktor 12.
"Ako razmišljamo o količini matičnih stanica krvi potrebnoj za liječenje pacijenta, to je značajan broj."
Prof. Hanna K. A. Mikkola
Druga istraživanja koja su pokušala natjerati HSC na samoobnavljanje u kulturi koristila su male molekule. Međutim, prof. Mikkola i njezin tim imali su problema s tim pristupom.
Otkrili su da stanice nisu mogle održavati razinu MLLT3 proteina i nisu dobro radile kad ih je tim presadio miševima.
Kombinirajući dvije metode
Tim je otkrio da kombiniranje metode malih molekula s MLLT3 aktivacija gena generirala je HSC-ove koji se pravilno integriraju u koštanu srž miševa.
Ti HSC-i također su stvorili sve ispravne vrste krvnih stanica i zadržali sposobnost samoobnavljanja.
Zabrinutost znanstvenika oko proizvodnje transplantabilnih HSC-a u laboratoriju jest osiguravanje njihovog ispravnog rada nakon što se nađu u tijelu.
HSC moraju se moći replicirati pravim tempom i ne smiju steći mutacije koje bi mogle dovesti do bolesti poput leukemije.
Čini se da osiguravanje stabilne razine MLLT3 proteina udovoljava tim zahtjevima.
Istraživači sada rade na metodama manipulacije MLLT3 sigurnije i lakše.
