Kamieninių ląstelių atradimas gali pagerinti leukemijos, kitų ligų gydymą
Nesugebėjimas priversti žmogaus kraujo kamieninių ląstelių arba kraujodaros kamieninių ląstelių (HSC) atsinaujinti laboratorijoje stabdo progresą gydant leukemiją ir kitas kraujo ligas.
Naujas tyrimas iš Kalifornijos universiteto Los Andžele (UCLA) rodo, kad atsakymas gali slypėti tam tikrame baltyme - kurio aktyvacija gali labai išplėsti HSC kultūroje.
UCLA komanda nustatė, kad baltymas, vadinamas MLLT3, yra pagrindinis HSC funkcijos reguliatorius. Žmogaus vaisiaus, naujagimio ir suaugusio žmogaus HSC baltymų yra didelis kiekis. Tačiau kultivuotuose HSC yra žemas MLLT3 lygis.
Neseniai Gamta Straipsnyje mokslininkai praneša, kaip manipuliuojant genu, atsakingu už baltymo gamybą, „daugiau nei 12 kartų išsiplėtė transplantuojami“ HSC.
Vyresnioji tyrimo straipsnio autorė yra Hanna K. A. Mikkola, UCLA molekulinės, ląstelių ir vystymosi biologijos profesorė. Ji mokėsi HSC daugiau nei 20 metų.
„Nors per daugelį metų mes daug sužinojome apie šių ląstelių biologiją, - sako Mikkola, - išliko vienas pagrindinis iššūkis: priversti [HSC] atsinaujinti laboratorijoje“.
„Turime įveikti šią kliūtį, kad galėtume judėti į priekį“, - priduria ji.
HSC reikia galingo gebėjimo savarankiškai daugintis
Visi kūno audiniai ir ląstelės maitina ir apsaugo kraujo ląsteles. Norėdami atlikti tokią negailestingą ir varginančią užduotį, kraujo ląstelės turi sugebėti pasipildyti. Suaugusiesiems kraujo ląstelės ir odos ląstelės turi didžiausią visų audinių atsinaujinimo pajėgumą.
Naujų kraujo ląstelių gamybos užduotis tenka HSC. Kiekvieną dieną žmogaus kūnas pagamina milijardus naujų kraujo ląstelių, dėka HSC, kurie taip pat gamina imunines ląsteles.
HSC yra kaulų čiulpuose, kur jie savaime atsinaujina ir subręsta į skirtingų tipų kraujo ir imunines ląsteles.
Žmonėms, sergantiems tam tikromis kraujo ar imuninės sistemos ligomis, tokiomis kaip leukemija, reikia naujų HSC atsargų, kad būtų sukurtos naujos ląstelės. Dešimtmečius gydytojai naudojo kaulų čiulpų transplantacijas, kad padidintų jų atsargas.
Tačiau yra ribų, kiek kaulų čiulpų transplantacijos gali pasiūlyti sprendimą. Pavyzdžiui, ne visada įmanoma rasti atitinkantį donorą, arba recipiento organizmas gali atmesti persodintas ląsteles.
Kita problema, kuri gali kilti, yra ta, kad transplantuotų HSC skaičius gali būti nepakankamas, kad būtų sukurta pakankamai kraujo ar imuninių ląstelių ligai gydyti.
Kultūrinių HSC problema
Mokslininkai bandė laboratorijoje kultivuoti HSC kaip alternatyvą kaulų čiulpų transplantacijai. Tačiau įvairūs bandymai persodinti kultivuotus HSC pasiekė bendrą problemą: HSC, kuriuos mokslininkai pašalino iš kaulų čiulpų, greitai praranda savęs atsinaujinti kultūroje.
Kai HSC praranda galimybę pasidaryti naujas savo kopijas, vienintelė jų ateitis yra diferenciacija į specializuotas ląsteles arba mirtis.
Naujam tyrimui prof. Mikkola ir jos komanda apžvelgė, kas nutiko genams, kai HSC laboratorijoje prarado galimybę savarankiškai atsinaujinti.
Jie pamatė, kad kai tai įvyko, kai kurie genai išsijungė. Išjungę genai skyrėsi priklausomai nuo ląstelių, kurias suformavo HSC, tipų.
Norėdami atidžiau pažvelgti, komanda iš suaugusių pluripotentinių kamieninių ląstelių sukūrė į HSC panašias ląsteles, kurios negalėjo savarankiškai replikuotis, o tada stebėjo jų genų aktyvumą.
Šis eksperimentas parodė, kad egzistuoja tvirtas ryšys tarp HSC savęs atsinaujinimo ir aktyvumo MLLT3 genas.
Aktyvus MLLT3 yra būtina sąlyga
Atrodo, kad didelė išraiška MLLT3 užtikrina gausų baltymų kiekį, kuriame pateikiamos instrukcijos, būtinos HSC savaime atsinaujinti.
Baltymai padeda HSC mašinoms dirbti toliau, kol ląstelė daro savo kopijas.
Tolesni eksperimentai parodė, kad įterpiant aktyvųjį MLLT3 laboratorijos kultūroje esantis genas pateko į HSC branduolį 12 kartų.
"Jei galvojame apie kraujo kamieninių ląstelių kiekį, reikalingą pacientui gydyti, tai yra nemažas skaičius".
Prof. Hanna K. A. Mikkola
Kituose tyrimuose, bandžiusiuose paskatinti HSC atsinaujinti kultūroje, buvo naudojamos mažos molekulės. Tačiau prof. Mikkola ir jos komanda patyrė problemų dėl tokio požiūrio.
Jie nustatė, kad ląstelės nesugebėjo išlaikyti MLLT3 baltymo lygio, ir jos neveikė gerai, kai komanda jas persodino į peles.
Dviejų metodų derinimas
Komanda nustatė, kad mažų molekulių metodo derinimas su MLLT3 suaktyvinus geną, atsirado HSC, kurie tinkamai integravosi į pelių kaulų čiulpus.
Tie HSC taip pat gamino visus tinkamus kraujo ląstelių tipus ir išlaikė gebėjimą savaime atsinaujinti.
Mokslininkų susirūpinimas dėl transplantuojamų HSC gamybos laboratorijoje yra užtikrinti, kad jie tinkamai veiktų, kai tik yra kūne.
HSC turi sugebėti savarankiškai daugintis tinkamu tempu ir neturi įgyti mutacijų, galinčių sukelti tokias ligas kaip leukemija.
Panašu, kad užtikrinant stabilų MLLT3 baltymų kiekį, šie reikalavimai atitinka.
Tyrėjai dabar kuria manipuliavimo metodus MLLT3 saugiau ir lengviau.
