Celule stem înmulțite în laborator, promisiune pentru tratarea leucemiei

Oamenii de știință UCLA au descoperit o legătură între o proteină și capacitatea celulelor stem din sânge de a se autoînnoi. Într-un studiu publicat astăzi în revista Nature, echipa raportează că activarea proteinei determină celulele stem din sânge să se autoînnoiască de cel puțin douăsprezece ori în condiții de laborator.

Înmulțirea celulelor stem din sânge în condiții din afara corpului uman ar putea îmbunătăți mult opțiunile de tratament pentru cancerele de sânge precum leucemia și pentru multe boli de sânge moștenite.

Dr. Hanna Mikkola, membru al Centrului larg Eli și Edythe de Medicină Regenerativă și Cercetări de celule stem la UCLA și autor principal al studiului, a analizat celulele stem din sânge de mai bine de 20 de ani.

„Deși am aflat multe despre biologia acestor celule de-a lungul anilor, a rămas o provocare cheie: a face ca celulele stem din sânge să se autoregeneze în laborator”, a spus ea. „Trebuie să depășim acest obstacol pentru a avansa în cercetări”, citează MedicalXpress.

Celulele stem din sânge, cunoscute și sub denumirea de celule stem hematopoietice, se găsesc în măduva osoasă, unde se auto-reînnoiesc, precum se și diferențiază pentru a crea toate tipurile de celule sanguine. Transplanturile de măduvă sunt folosite de zeci de ani pentru a trata persoanele cu unele boli ale sângelui sau ale sistemului imunitar. Cu toate acestea, transplanturile de măduvă au limitări semnificative: găsirea unui donator de măduvă osoasă compatibilă nu este întotdeauna posibilă, sistemul imunitar al pacientului poate respinge celulele străine, iar numărul de celule stem transplantate poate să nu fie suficient pentru a trata boala.

Celule reînnoite în laborator 

Atunci când celulele stem din sânge sunt îndepărtate din măduva osoasă și introduse în recipeintele din laborator, își pierd rapid capacitatea de auto-reînnoire și mor sau se diferențiază de alte tipuri de celule sanguine. Scopul lui Mikkola, ca celulele stem din sânge să se autoînnoiască în condiții de laborator controlate, ar deschide o serie de noi posibilități pentru tratarea multor afecțiuni ale sângelui - printre acestea, o inginerie genetică mai sigură a celulelor stem proprii ale pacienților. De asemenea, ar putea permite oamenilor de știință să producă celule stem din sânge din celule stem pluripotente, care au potențialul de a crea orice tip de celule în organism.

Pentru a descoperi ceea ce face ca celulele stem din sânge să se auto-reînnoiască într-un laborator, cercetătorii au analizat genele care se opresc pe măsură ce celulele stem din sânge uman își pierd capacitatea de auto-reînnoire, remarcând care sunt genele oprite când celulele stem din sânge se diferențiază în celule sanguine specifice, cum ar fi sub formă de celule albe sau roșii. Apoi au pus celulele stem din sânge în vasele de laborator și au observat care sunt genele închise. Folosind celule stem pluripotente, au făcut celule stem din sânge asemănătoare celulelor care nu aveau capacitatea de a se auto-reînnoi și a monitorizat ce gene nu au fost activate.

Ei au descoperit că expresia unei gene numită MLLT3 a fost strâns corelată cu potențialul celulelor stem din sânge de a se auto-reînnoi și că proteina generată de gena MLLT3 oferă celulelor stem din sânge instrucțiunile necesare pentru a-și menține capacitatea de auto-reînnoire. Face acest lucru lucrând cu alte proteine de reglementare pentru a menține părți importante ale mecanismelor celulelor stem din sânge funcționale pe măsură ce celulele se împart.

Cercetătorii s-au întrebat dacă menținerea nivelului de proteină MLLT3 în celulele stem din sânge în vasele din laborator ar fi suficientă pentru a-și îmbunătăți abilitățile de autoînnoire. Folosind un vector viral - un virus special modificat, care poate transporta informații genetice către nucleul unei celule fără a provoca o boală - echipa a inserat o genă MLLT3 activă în celulele stem din sânge și a observat că celulele stem funcționale din sânge au putut să se înmulțească în număr de cel puțin douăsprezece ori în recipientele din laborator.

"Dacă ne gândim la cantitatea de celule stem din sânge necesare pentru a trata un pacient, acesta este un număr semnificativ", a spus Mikkola, care este, de asemenea, un profesor de biologie moleculară, celulară și de dezvoltare în Colegiul UCLA și un membru al UCLA Jonsson Comprehensive Centrul de cancer. „Dar nu ne concentrăm doar asupra cantității; trebuie, de asemenea, să ne asigurăm că celulele stem din sânge, create în laborator, pot continua să funcționeze corect, făcând toate tipurile de celule din sânge atunci când sunt transplantate.”

Studii asemănătoare 

Alte studii recente au identificat molecule mici - compuși organici care sunt adesea folosiți pentru a crea medicamente farmaceutice - care ajută la înmulțirea celulelor stem din sânge uman în laborator. Când echipa lui Mikkola a folosit moleculele mici, au observat că autoînnoirea celulelor stem din sânge s-a îmbunătățit în general, dar celulele nu au putut menține nivelurile corespunzătoare de MLLT3 și, de asemenea, nu au funcționat la fel de bine când au fost transplantate la șoareci.

"Descoperirile anterioare cu moleculele mici sunt foarte importante, iar noi ne bazăm pe ele", a spus Vincenzo Calvanese, un om de știință al proiectului UCLA și co-autorul corespondent al studiului. „Metoda noastră, care expune celulele stem din sânge la moleculele mici și, de asemenea, introduce o genă activă MLLT3, a creat celule stem din sânge care s-au integrat bine în măduva osoasă de șoarece, au produs eficient toate tipurile de celule sanguine și și-au menținut capacitatea de autoînnoire."

Important, MLLT3 a făcut ca celulele stem din sânge să se autoînnoiască într-un ritm sigur; nu au dobândit caracteristici periculoase, cum ar fi înmulțirea prea mare sau mutarea și producerea de celule anormale care ar putea duce la leucemie.

Următorii pași pentru cercetători includ determinarea proteinelor și elementelor din ADN-ul celulelor stem din sânge influențează comutatorul on-off pentru MLLT3 și cum ar putea fi controlat acest lucru folosind ingrediente din vasele de laborator. Cu aceste informații, ei ar putea găsi modalități de a activa și dezactiva MLLT3 fără utilizarea unui vector viral, care ar fi mai sigur pentru utilizare într-un cadru clinic.