Kantasolujen löytäminen voi parantaa leukemian, muiden sairauksien hoitoa
Kyvyttömyys saada ihmisen veren kantasoluja tai hematopoieettisia kantasoluja (HSC) itse uudistumaan laboratoriossa hidastaa edistystä leukemian ja muiden verisairauksien hoidossa.
Nyt uusi tutkimus Kalifornian yliopistosta Los Angelesista (UCLA) viittaa siihen, että vastaus voi olla tietyssä proteiinissa - jonka aktivaatio voi suuresti laajentaa HSC: tä kulttuurissa.
UCLA-tiimi havaitsi, että MLLT3-niminen proteiini on HSC-toiminnan keskeinen säätelijä. Proteiinia on korkealla tasolla ihmisen sikiöiden, vastasyntyneiden ja aikuisten HSC: ssä. Viljellyissä HSC: ssä on kuitenkin alhainen MLLT3-taso.
Viime aikoina Luonto Tutkijat raportoivat, kuinka proteiinin tuottamisesta vastaavan geenin manipulointi johti "siirrettävien" HSC: n "yli 12-kertaiseen laajenemiseen".
Tutkimuksen vanhempi kirjoittaja on molekyyli-, solu- ja kehitysbiologian professori Hanna K.A.Mikkola UCLA: sta. Hän on opiskellut HSC: tä yli 20 vuotta.
"Vaikka olemme oppineet paljon näiden solujen biologiasta vuosien varrella", Mikkola sanoo, "yksi keskeinen haaste on edelleen: saada [HSC: t] itsensä uudistumaan laboratoriossa."
"Meidän on voitettava tämä este siirtyäksemme kentälle eteenpäin", hän lisää.
HSC: t tarvitsevat tehokkaan kyvyn replikoitua
Kaikki kehon kudokset ja solut luottavat verisoluihin ravinnoksi ja suojaamiseksi. Tällaisen säälimättömän ja rasittavan tehtävän suorittamiseksi verisolujen on kyettävä täydentämään itseään. Aikuisilla verisoluilla ja ihosoluilla on suurin kudoksen täydennyskyky.
Uusien verisolujen valmistaminen kuuluu HSC: lle. Joka päivä ihmiskeho tuottaa miljardeja uusia verisoluja HSC: iden ansiosta, jotka myös tuottavat immuunisoluja.
HSC: t sijaitsevat luuytimessä, jossa ne itse uudistuvat ja kypsyvät erityyppisiksi veri- ja immuunisoluiksi.
Ihmiset, joilla on tiettyjä veren tai immuunijärjestelmän sairauksia - kuten leukemia - tarvitsevat uusia HSC-tarvikkeita uusien solujen muodostamiseksi. Vuosikymmenien ajan lääkärit ovat käyttäneet luuytimensiirtoja tarjonnansa parantamiseksi.
On kuitenkin olemassa rajoituksia sille, missä määrin luuydinsiirrot voivat tarjota ratkaisun. Esimerkiksi vastaavaa luovuttajaa ei ole aina mahdollista löytää, tai vastaanottajan elin saattaa hylätä siirretyt solut.
Toinen ongelma, joka voi syntyä, on se, että siirrettyjen HSC: iden määrä ei välttämättä riitä tuottamaan riittävästi verta tai immuunisoluja taudin hoitamiseksi.
Viljellyn HSC: n ongelma
Tutkijat ovat yrittäneet kasvattaa HSC: tä laboratoriossa vaihtoehtona luuydinsiirroille. Erilaiset yritykset viljeltyjen HSC: n siirtämiseen ovat kuitenkin kohdanneet yleisen ongelman: HSC: t, jotka tutkijat ovat poistaneet luuytimestä, menettävät pian itsensä uudistumiskyvyn kulttuurissa.
Kun HSC: t menettävät kyvyn tehdä uusia kopioita itsestään, heidän ainoa tulevaisuutensa on joko erilaistuminen erikoistuneiksi soluiksi tai kuolla.
Uutta tutkimusta varten professori Mikkola ja hänen tiiminsä tarkastelivat, mitä geeneille tapahtui, kun HSC: t menettivät itsensä uudistumiskyvyn laboratoriossa.
He näkivät, että jotkut geenit sammuivat, kun tämä tapahtui. Katkaistut geenit vaihtelivat HSC: n muodostamien solutyyppien mukaan.
Tarkemman tarkastelun vuoksi joukkue loi HSC: n kaltaisia soluja aikuisista pluripotenteista kantasoluista, jotka eivät pystyneet replikoitumaan itsestään ja havaitsivat sitten niiden geeniaktiivisuuden.
Tämä koe osoitti, että HSC: n itsensä uudistumiskyvyn ja aktiivisuuden välillä oli vahva yhteys MLLT3 geeni.
Aktiivinen MLLT3 on välttämätön ehto
Näyttää siltä, että korkea ilmaus MLLT3 varmistaa runsaan määrän proteiinia, jolla on HSC: n itsensä uudistumiseen tarvittavat ohjeet.
Proteiini auttaa HSC: n koneita jatkamaan toimintaansa, kun solu tekee kopion itsestään.
Lisäkokeet paljastivat, että aktiivisen lisääminen MLLT3 geeni HSC: n ytimeen laboratorioviljelmässä lisäsi niiden kykyä replikoitua kertoimella 12.
"Jos ajattelemme veren kantasolujen määrää potilaan hoitoon, se on merkittävä määrä."
Prof. Hanna K.A.Mikkola
Muut tutkimukset, jotka ovat yrittäneet saada HSC: t uudistumaan itse kulttuurissa, ovat käyttäneet pieniä molekyylejä. Professori Mikkola ja hänen tiiminsä kokivat kuitenkin ongelmia tämän lähestymistavan kanssa.
He havaitsivat, että solut eivät kyenneet ylläpitämään MLLT3-proteiinitasoja, eivätkä ne toimineet hyvin, kun joukkue siirsi ne hiiriin.
Kahden menetelmän yhdistäminen
Tiimi havaitsi, että pienimolekyylimenetelmän yhdistäminen MLLT3 geeniaktivaatio tuotti HSC: itä, jotka integroituivat kunnolla luuytimeen hiirissä.
Nuo HSC: t tuottivat myös kaikki oikeat verisolutyypit ja säilyttivät itsensä uudistumiskyvyn.
Tutkijoiden huoli siirrettävien HSC: n tuottamisesta laboratoriossa varmistaa, että ne toimivat oikein, kun ne ovat kehossa.
HSC: n on kyettävä replikoitumaan itsestään oikeassa tahdissa, eivätkä ne saa hankkia mutaatioita, jotka voivat johtaa sellaisiin sairauksiin kuin leukemia.
Vaikuttaa siltä, että vakaan MLLT3-proteiinitason varmistaminen täyttää nämä vaatimukset.
Tutkijat työskentelevät nyt manipulointimenetelmien parissa MLLT3 turvallisemmin ja helpommin.
