Ученые Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе определили белок, который играет решающую роль в регулировании самообновления стволовых клеток крови человека, помогая им чувствовать и интерпретировать сигналы из окружающей среды.
Исследование, опубликованное в журнале Nature, приближает исследователей на один шаг к разработке методов размножения стволовых клеток крови в лабораторной чашке, что могло бы сделать жизненно важные трансплантации этих клеток более доступными и повысить безопасность лечения на основе стволовых клеток крови, такого как как генная терапия.
Стволовые клетки крови, также известные как гемопоэтические стволовые клетки, обладают способностью копировать себя посредством процесса, называемого самообновлением, и могут дифференцироваться, производя все клетки крови и иммунные клетки, обнаруженные в организме. На протяжении десятилетий трансплантация этих клеток использовалась в качестве жизненно важного метода лечения рака крови, такого как лейкемия, а также различных других заболеваний крови и иммунной системы.
Однако трансплантация стволовых клеток крови имеет существенные ограничения. Найти подходящего донора может быть сложно, особенно для людей неевропейского происхождения, а количество стволовых клеток, доступных для трансплантации, может быть слишком низким для безопасного лечения заболевания человека.
Эти ограничения сохраняются, поскольку стволовые клетки крови, извлеченные из организма и помещенные в лабораторную чашку, быстро теряют способность к самообновлению. После десятилетий исследований ученые подошли очень близко к решению этой проблемы.
«Мы выяснили, как производить клетки, которые выглядят так же, как стволовые клетки крови и имеют все их отличительные признаки, но когда эти клетки используются в трансплантатах, многие из них все еще не работают; чего-то не хватает», — сказала доктор Ханна Миккола, старший автор нового исследования и член Центра регенеративной медицины Эли и Эдит Броуд в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе.
Чтобы определить недостающую часть, которая не позволяет этим клеткам, подобным стволовым клеткам крови, быть полностью функциональными, Джулия Агуаде Горгорио, первый и соавтор статьи, проанализировала данные секвенирования, чтобы идентифицировать гены, которые замолкают, когда стволовые клетки крови помещаются в лабораторию. блюдо. Один из таких генов, MYCT1, который кодирует белок с таким же названием, оказался важным для способности этих клеток к самообновлению.
Они обнаружили, что MYCT1 регулирует процесс, называемый эндоцитозом, который играет ключевую роль в том, как стволовые клетки крови воспринимают сигналы из окружающей среды, которые говорят им, когда следует самообновляться, когда дифференцироваться, а когда молчать.
«Когда клетки воспринимают сигнал, они должны усвоить его и обработать; MYCT1 контролирует, насколько быстро и насколько эффективно стволовые клетки крови воспринимают эти сигналы», — сказал Агуаде Горгорио, помощник научного сотрудника проекта в лаборатории Микколы. «Без этого белка сигналы из клеточной среды превращаются из шепота в крики, а клетки испытывают стресс и нарушают регуляцию».
Исследователи сравнивают MYCT1 с датчиками в современных автомобилях, которые отслеживают всю активность поблизости и избирательно передают водителям наиболее важную информацию в нужное время, помогая принимать решения, например, когда безопасно повернуть или сменить полосу движения. Без MYCT1 стволовые клетки крови напоминают встревоженных водителей, которые, привыкшие полагаться на эти датчики, внезапно теряются без их руководства.
Затем исследователи использовали вирусный вектор для повторного введения MYCT1, чтобы посмотреть, сможет ли его присутствие восстановить самообновление стволовых клеток крови в лабораторной чашке. Они обнаружили, что восстановление MYCT1 не только снижает нагрузку на стволовые клетки крови и позволяет им самообновляться в культуре, но также позволяет этим расширенным клеткам эффективно функционировать после трансплантации в мышиные модели.
В качестве следующего шага команда будет исследовать, почему происходит подавление гена MYCT1, а затем, как предотвратить это молчание без использования вирусного вектора, который был бы безопаснее для использования в клинических условиях.
«Если мы сможем найти способ поддерживать экспрессию MYCT1 в стволовых клетках крови в культуре и после трансплантации, это откроет дверь для максимизации всех других замечательных достижений в этой области», — сказал Миккола, профессор молекулярных, клеточных и биологии развития в Колледже Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и член Комплексного онкологического центра UCLA Health Jonsson. «Это не только сделает трансплантацию стволовых клеток крови более доступной и эффективной, но также повысит безопасность и доступность генной терапии, в которой используются эти клетки».
