Найден белок, управляющий обновлением стволовых клеток крови

Обновление стволовых клеток крови в условиях вне человеческого организма может значительно улучшить возможности лечения рака крови

0 1 046

Ученые из университета UCLA обнаружили связь между белком и способностью стволовых клеток крови человека к самообновлению. В исследовании, опубликованном в журнале Nature, они сообщают, что активация белка заставляет стволовые крови самообновляться по меньшей мере 12 раз в лабораторных условиях.

Обновление стволовых клеток крови в условиях вне человеческого организма может значительно улучшить возможности лечения рака крови, такого как лейкемия, и многих наследственных заболеваний крови.

Доктор Ханна Миккола, член Центра регенеративной медицины и исследований стволовых клеток и старший автор исследования, изучала стволовые крови более 20 лет.

«Хотя за долгие годы мы многое узнали о биологии этих клеток, осталась одна ключевая проблема: заставить самообновляться в лаборатории стволовые крови человека», — сказала она. «Мы должны были преодолеть это препятствие, чтобы продвинуться вперед».

Стволовые крови, также известные как гемопоэтические стволовые клетки, 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 некоторыми 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 крови извлекаются из костного мозга и помещаются в лабораторные чашки, они быстро теряют способность к самообновлению и либо умирают, либо дифференцируются в другие типы клеток крови.

Цель ученых, заключающаяся в самообновлении стволовых клеток крови в контролируемых лабораторных условиях, открыла бы множество новых возможностей для лечения многих заболеваний крови, в том числе более безопасной генной инженерии собственных стволовых клеток крови пациентов.

Смотрите также  ДНК решило загадку мумий "Двух братьев"

Это также может позволить ученым производить стволовые крови из плюрипотентных стволовых клеток, которые способны создавать клетки любого типа в организме.

Чтобы выяснить, что заставляет стволовые крови самообновляться в лаборатории, исследователи проанализировали гены, которые выключаются, когда стволовые клетки крови человека теряют способность к самообновлению, отмечая, какие выключаются, когда стволовые клетки крови дифференцируются в конкретные клетки крови, такие как как белые или красные клетки.

Затем они помещали стволовые клетки крови в лабораторные чашки и наблюдали, какие отключаются. Используя плюрипотентные стволовые клетки, они получали клетки, подобные стволовым клеткам крови, у которых отсутствовала способность к самообновлению, и контролировали, какие гены не активировались.

Ученые обнаружили, 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 — специально модифицированный вирус, который может нести генетическую информацию в ядро ​​клетки, не вызывая заболевания, — команда вставила активный ген MLLT3 в стволовые клетки крови и обнаружила, что функциональные стволовые клетки крови могут размножаться по меньшей мере двенадцать раз в лабораторных условиях.

«Если мы думаем о количестве стволовых клеток крови, необходимых для лечения пациента, это значительное число», — сказал Ханна Миккола. «Но мы не просто фокусируемся на количестве; мы также должны гарантировать, что созданные в лаборатории стволовые клетки крови могут продолжать функционировать должным образом, делая все типы клеток крови при трансплантации».

Смотрите также  Новорожденные младенцы знают цифры

Другие недавние исследования выявили небольшие молекулы — органические соединения, которые часто используются для создания фармацевтических препаратов, — которые помогают размножать стволовые клетки крови человека в лаборатории. Когда команда Микколы использовала эти молекулы, они заметили, что самообновление стволовых клеток крови в целом улучшилось, но клетки не могли поддерживать надлежащие уровни MLLT3, и они также не функционировали так же хорошо, когда их пересаживали мышам.

«Предыдущие открытия с небольшими молекулами очень важны, и мы опираемся на них», — сказал Винченцо Кальванезе, ученый из проекта UCLA и соавтор исследования. «Наш метод, который подвергает стволовые клетки крови воздействию небольших молекул, а также вставляет активный ген MLLT3, создает стволовые клетки крови, которые хорошо интегрируются в костный мозг мыши, эффективно продуцируют все типы клеток крови и поддерживают их способность к самообновлению».

Важно отметить, что MLLT3 заставлял стволовые клетки крови самообновляться с безопасной скоростью; они не приобрели никаких опасных 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 стволовых клеток крови влияют на выключатель для MLLT3, и как это можно контролировать с помощью ингредиентов в лабораторных чашках.

Обладая этой информацией, они потенциально могут найти способы включения и выключения MLLT3 без использования вирусного вектора, что было бы более безопасно для использования в клинических условиях.


Vincenzo Calvanese et al. MLLT3 governs human haematopoietic stem-cell self-renewal and engraftment, Nature (2019). DOI: 10.1038/s41586-019-1790-2

Войти с помощью: 
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
0
Будем рады вашим мыслям, пожалуйста, прокомментируйте.x
()
x