Во главе с доктором. Ханна Миккола, член Центра регенеративной медицины и исследования стволовых клеток Эли и Эдит Брод, ученые Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе открыли белок, который является неотъемлемой частью самовоспроизведения гемопоэтических стволовых клеток в процессе развития человека.
Открытие закладывает основу для создания исследователями гемопоэтических стволовых клеток в лаборатории, которые лучше отражают те, которые развиваются в их естественной среде. Это, в свою очередь, может привести к улучшенным методам лечения связанных с кровью заболеваний и рака, позволяя создавать стволовые клетки крови для конкретных пациентов для трансплантации.
Результаты будут опубликованы в Интернете перед печатью в журнале Cell Stem Cell.
Исследователи долгое время находились в тупике в своих попытках сделать клеточную терапию болезней крови и иммунных заболеваний более доступными из-за неспособности генерировать и размножать человеческие гемопоэтические стволовые клетки (HSC) в лабораторных культурах. Они стремились использовать возможности плюрипотентных стволовых клеток (PSC), которые могут трансформироваться практически в любую клетку человеческого тела, чтобы преодолеть это препятствие. HSC – это кроветворные клетки, которые служат важным связующим звеном между PSC и полностью дифференцированными клетками системы крови. Способность HSC к самообновлению (репликации) и дифференцировке ко всем типам клеток крови частично определяется окружающей средой, из которой пришли стволовые клетки, называемой нишей.
В пятилетнем исследовании Миккола, д-р. Саша Прашад и доктор. Винченцо Кальванезе, сотрудники лаборатории Микколы и ведущие авторы исследования, исследовали поверхностный белок HSC под названием GPI-80. Они обнаружили, что он продуцируется определенной субпопуляцией гемопоэтических клеток плода человека, которые были единственной группой, которая могла самообновляться и дифференцироваться в различные типы клеток крови. Они также обнаружили, что эта субпопуляция гемопоэтических клеток была единственной популяцией, способной постоянно интегрироваться и процветать в системе крови мыши-реципиента.
Миккола и его коллеги также обнаружили, что GPI-80 идентифицирует HSC во время нескольких фаз развития и миграции HSC человека. К ним относятся ранний первый триместр развития плода, когда вновь образованные гемопоэтические стволовые клетки человека могут быть обнаружены в плаценте, и второй триместр, когда HSC активно реплицируются в печени и костном мозге плода.
"Мы обнаружили, что какую бы нишу HSC мы ни исследовали, мы могли бы использовать GPI-80 как лучший детерминант для поиска стволовых клеток в процессе их генерации или колонизации различных кроветворных тканей," сказал Миккола, доцент кафедры молекулярной биологии, клеточной биологии и биологии развития Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, а также член Йонссонского центра комплексного рака. "Более того, потеря GPI-80 заставляла стволовые клетки дифференцироваться в зрелые клетки крови, а не в HSC. По сути, это говорит нам о том, что GPI-80 должен присутствовать для создания HSC. Теперь у нас есть уникальный маркер для исследования того, как человеческие гемопоэтические клетки развиваются, мигрируют и функционируют."
Команда Микколы изучает различные стадии развития HSC человека и дифференцировки PSC на основе маркера GPI-80 и сравнивает, как стволовые клетки крови образуются в культурах (in vitro) и естественным путем (in vivo). Это открывает ученым возможность перенаправить PSC в HSC, специфичные для пациента, для трансплантации пациенту без необходимости поиска подходящего донора.
"Теперь, когда мы можем использовать GPI-80 в качестве маркера для выделения гемопоэтических стволовых клеток человека на разных стадиях развития, это может служить руководством для выявления и преодоления препятствий на пути создания HSC человека in vitro, что никогда не было успешно реализовано," Миккола сказал. "Теперь мы можем лучше понять недостающие молекулярные элементы, которых нет в клетках, полученных in vitro, что имеет решающее значение для выполнения функциональных критериев и критериев безопасности при трансплантации пациентам."