Ученые из Калифорнийского университета (University of California) обнаружили связь между белком и способностью стволовых клеток крови человека к самообновлению. В исследовании, опубликованном сегодня в журнале Nature, сообщается, что активация белка в лабораторных условиях заставляет стволовые клетки крови самообновляться по меньшей мере в 12 раз чаще.
Размножение стволовых клеток крови в условиях вне человеческого организма может значительно улучшить возможности лечения рака крови, такого как лейкемия, и многих наследственных заболеваний крови.
«Хотя за многие годы мы узнали о биологии стволовых клеток, осталась одна ключевая проблема: что может запустить процесс самообновления этих клеток крови человека в лабораторных условиях», — комментирует автор исследования Ханна Миккола (Hanna Mikkola).
Актуальность проблемы
Стволовые клетки крови, также известные как гемопоэтические, находятся в костном мозге, где они самообновляются, а также дифференцируются, создавая все типы клеток крови. Трансплантации костного мозга использовались в течение десятилетий для лечения людей с заболеваниями крови или иммунной системы. Тем не менее, пересадка костного мозга имеет существенные ограничения: поиск совместимого донора костного мозга не всегда возможен, иммунная система пациента может отторгать чужеродные клетки, и количество трансплантированных стволовых клеток может быть недостаточно для успешного лечения заболевания.
Когда стволовые клетки крови извлекаются из костного мозга и помещаются в лабораторные чашки, они быстро теряют способность к самообновлению, умирают, либо дифференцируются в другие типы клеток крови. Достижение самообновления стволовых клеток крови в контролируемых лабораторных условиях открыло бы множество новых возможностей для лечения различных заболеваний крови, в том числе более безопасной генной инженерии собственных стволовых клеток крови пациентов. Это также может позволить ученым производить стволовые клетки крови из плюрипотентных стволовых клеток, которые способны создавать клетки любого типа в организме.
Материалы и методы исследования
Чтобы выяснить, что заставляет стволовые клетки крови самообновляться в лабораторных условиях, исследователи проанализировали гены, которые выключаются, когда стволовые клетки крови человека теряют способность к самообновлению, отмечая, какие гены включаются.
Результаты научного исследования
Полученные результаты исследования показали, что экспрессия гена, называемого MLLT3, тесно связана с потенциалом стволовых клеток крови к самообновлению и что белок, генерируемый геном MLLT3, обеспечивает стволовые клетки крови инструкциями, необходимыми для поддержания его способности к самообновлению. Это достигается за счет работы с другими регуляторными белками, чтобы важные части механизма стволовых клеток крови работали, когда клетки делятся.
Исследователи задались вопросом, будет ли поддержание уровня белка MLLT3 в стволовых клетках крови в лабораторных чашках достаточным для улучшения их способности к самообновлению. Используя вирусный вектор — который может нести генетическую информацию в ядро клетки, не вызывая заболевания, — ученые внесли активный ген MLLT3 в стволовые клетки крови и обнаружили, что функциональные стволовые клетки крови могут размножаться по меньшей мере в двенадцать раз чаще.
Важно отметить, что ген MLLT3 заставлял стволовые клетки крови самообновляться без каких либо побочных характеристик, таких как чрезмерное размножение или мутация и образование аномальных клеток, которые могут привести к лейкемии.
Следующие шаги для исследователей включают определение того, какие белки и элементы в ДНК стволовых клеток крови влияют на выключатель для MLLT3 и как это можно контролировать с помощью ингредиентов в лабораторных чашках. Обладая этой информацией, исследователи потенциально могут найти способы включения и выключения MLLT3 без использования вирусного вектора, что было бы более безопасно для использования в клинических условиях.
Авторы другого исследования обнаружили, что у людей с рассеянным склерозом стволовые клетки мозга стареют быстрее.
