Kantasolujen houkutteleminen uuden luukudoksen muodostamiseksi
Uusi tutkimus on tunnistanut mahdollisen tavan manipuloida tiettyjä kantasoluja uuden luukudoksen muodostamiseksi. Tämän tutkimuksen tulokset voivat parantaa huomattavasti luustovammojen tai osteoporoosin kaltaisten sairauksien tuloksia.
Kantasolut ovat erilaistumattomia soluja, joilla on mahdollisuus erikoistua ja suorittaa mikä tahansa toiminto.
Paljon viimeaikaista tutkimusta on keskittynyt siihen, miten kantasoluja voidaan parhaiten käyttää terapeuttisiin tarkoituksiin. Tutkijoita kiinnostaa erityisesti kuinka manipuloida niitä uuden kudoksen luomiseksi, joka voi onnistuneesti korvata vaurioituneet solusarjat tai ne, jotka eivät enää toimi.
Baltimoressa sijaitsevan Johns Hopkinsin yliopiston lääketieteellisen korkeakoulun uudessa tutkimuksessa tohtori Aaron James ja hänen tiiminsä ovat tutkineet mekanismeja, joiden avulla tietyntyyppiset kantasolut, jotka tunnetaan nimellä "perivaskulaariset kantasolut", voivat muodostaa uusia luukudos.
Nämä kantasolut pyrkivät muuttumaan joko rasvakudokseksi tai luukudokseksi. Tähän mennessä on ollut epäselvää, mikä tarkalleen määrää heidän kohtalonsa.
”Luissamme on rajallinen joukko kantasoluja, joista voimme ottaa uuden luun. Jos voisimme houkutella nämä solut kohti luusolujen kohtaloa ja pois rasvasta, se olisi suuri edistys kyvyssä edistää luiden terveyttä ja paranemista. "
Tohtori Aaron James
Tutkijat tekivät tutkimuksensa rotamallissa sekä ihmisen soluviljelmissä ja raportoivat havainnoistaan lehdessä Tieteelliset raportit.
Proteiini, joka ohjaa solujen kohtaloa
Aikaisemmat tutkimukset, jotka tohtori James suoritti, ovat osoittaneet, että tietty signalointiproteiini nimeltä WISP-1 johtaa todennäköisesti perivaskulaaristen kantasolujen kohtaloa "kertomalla" heille rasvan vai luukudoksen muodostumisesta.
Tässä tutkimuksessa tutkijat pyrkivät todistamaan WISP-1: n roolin kantasolujen kohtalon määrittämisessä muuntamalla geneettisesti ihmisen kantasolusarjaa estääkseen niitä tuottamasta tätä proteiinia.
Kun verrattiin muokattujen kantasolujen geeniaktiivisuutta geeniaktiivisuuteen soluissa, jotka edelleen tuottivat WISP-1: tä, tutkijat vahvistivat, että proteiinilla oli tärkeä rooli. Soluissa, joissa ei ole WISP-1: tä, neljällä rasvan muodostumisesta vastuussa olevasta geenistä oli 50–200 prosenttia korkeampi aktiivisuustaso kuin soluissa, jotka jatkoivat WISP-1: n tuottamista.
Tämä osoitti myös, että tämän signalointiproteiinin oikea annostus voisi ajaa kantasolut muodostamaan luukudoksen rasvakudoksen sijaan.
Kuten odotettiin, kun tutkijat modifioivat sitten kantasoluja WISP-1-tuotannon lisäämiseksi, he huomasivat, että kolmesta luukudoksen kasvua stimuloivasta geenistä tuli kaksinkertainen aktiivisuus verrattuna kantasoluihin, joissa signalointiproteiinin taso oli normaali.
Samanaikaisesti rasvakudoksen kasvua stimuloivien geenien - kuten peroksisomiproliferaattorilla aktivoituneen reseptorigamman (PPARG) - aktiivisuus oli 42 prosenttia pienempi kantasoluissa, joissa oli WISP-1-lisäys, ja tämä lasku tapahtui geenit, jotka määräävät luukudoksen kasvun.
Kantasolujen interventio osoittaa lupauksen
Tutkimuksen seuraavassa vaiheessa tutkijat käyttivät rotamallia selvittääkseen, voisiko WISP-1 parantaa luun paranemista selkärangan fuusiossa, eräänlaista lääketieteellistä toimenpidettä, joka vaatii kahden tai useamman nikaman (selkärangan) yhdistämisen yhden luun muodostamiseksi.
Selkäydinfuusion terapeuttisena käyttötarkoituksena on parantaa selkäkipua tai selkärangan vakautta eri selkärankaan vaikuttavien sairauksien, kuten skolioosin, yhteydessä.
Yleensä "Tällainen menettely vaatii valtavan määrän uusia luusoluja", kertoo tohtori James. "Jos voimme ohjata luusolujen muodostumista fuusion kohdalle, voimme auttaa potilaita parantumaan nopeammin ja vähentämään komplikaatioiden riskiä", hän toteaa.
Tässä tutkimuksessa tutkijat injektoivat ihmisen kantasoluja, joilla oli aktiivinen WISP-1, rottiin. He tekivät tämän nikamien välillä, joiden piti liittyä osaksi fuusiomenettelyä.
Neljän viikon kuluttua tohtori James ja hänen tiiminsä havaitsivat, että eläimillä oli edelleen selkäydinkudoksessa korkea WISP-1-taso. Lisäksi uusi luukudos oli jo muodostumassa oikeisiin paikkoihin, mikä antoi nikamien "hitsata".
Sitä vastoin rotat, jotka olivat saaneet saman kirurgisen toimenpiteen, mutta ilman WISP-1-tehostetta, eivät osoittaneet mitään nikamien fuusiota samana aikana.
"Toivomme, että havainnot edistävät soluterapioiden kehittämistä luun muodostumisen edistämiseksi tämän tyyppisten leikkausten jälkeen ja muiden luustovammojen ja sairauksien, kuten murtuneiden luiden ja osteoporoosin,", tohtori James julistaa.
Tulevaisuudessa tutkimusryhmä pyrkii myös selvittämään, voisiko WISP-1-tasojen alentaminen kantasoluissa johtaa niiden muodostumiseen rasvakudokseen, mikä voisi auttaa nopeuttamaan haavan paranemista.
