Pre deset godina, Rakel Espin Palazon je otkrila da se inflamatorni signalni putevi moraju uključiti da bi embrioni proizvodili krvne matične ćelije. Najnoviji rad iz njene laboratorije pokazuje potencijalnu vrednost držanja tih istih signala isključenim nakon njihove početne aktivacije.
Novo istraživanje tima koje predvode Espin Palazon i Klajd Kembel, docenti genetike, razvoja i ćelijske biologije na Državnom univerzitetu u Ajovi, koristiće naporima da se razviju matične ćelije krvi koje su dobijene od pacijenata. Napredak regenerativne medicine koji obećava, ali je u toku, mogao bi eliminisati potrebu za transplantacijom koštane srži za lečenje krvnih poremećaja kao što su leukemija, limfom i anemija injekcijama matičnih ćelija.
Tajming je ključ za nalaze, objavljene 6. septembra u časopisu Nature Communications. Raniji rad Espina Palazona utvrdio je da je NF-kB – dobro proučena mreža proteina koja pomaže u pokretanju upale, mnoštvu reakcija koje naša tela koriste za borbu protiv infekcija, povreda i drugih uočenih opasnosti – bila od suštinskog značaja za formiranje matičnih ćelija krvi. Razumevanje kada i zašto se pojavljuju inflamatorni signali pomoći će da se proces ponovi.
„Ovo je zaista bio ogroman korak napred za laboratorijsku proizvodnju krvnih matičnih ćelija. Ti protokoli će biti precizniji i efikasniji“, rekao je Espin Palazon.
Matične ćelije su način na koji organizmi rastu, popravljaju se i obnavljaju, izvor svake nove ćelije. Neke matične ćelije mogu stvoriti bilo koju vrstu ćelija, dok su druge specijalizovane. Stotine milijardi novih krvnih zrnaca koje čovek pravi svakog dana potiču od specijalizovanih hematopoetskih matičnih ćelija u našoj koštanoj srži. Doživotna zaliha hematopoetskih matičnih ćelija stvara se pre rođenja unutar embriona.
Espina Palazona i Kembelova istraživačka grupa radi na zebri, koja je uobičajena tema u medicinskim istraživanjima jer su genetski slične ljudima i polažu jaja koja se brzo razvijaju van svog tela. Umetanjem reporterskih gena koji proizvode fluorescenciju, naučnici mogu učiniti da odabrani tipovi proteina i ekspresije gena vidljivo blistaju.
Praćenjem ekspresije NF-kB u realnom vremenu u embrionima zebrice pomoću reporterske linije koja samo nakratko svetli, tim predvođen države Ajove otkrio je da se upalna signalizacija aktivira u dva talasa. Uključivanje i isključivanje dvaput deluje kao biološki sat, koordinirajući progresiju koja pretvara neke od vaskularnih ćelija embriona u krvne matične ćelije.
Ako prvi talas ne stigne, ćelije nisu pripremljene za prelaz. Ako drugi talas ne stigne, novostvorene matične ćelije se ne odvajaju od krvnih sudova i ne kreću u službu. Između talasa, krvne matične ćelije se rađaju i skromno razmnožavaju. Ali ako se drugi talas odloži, oni nastavljaju da se razmnožavaju, otkrili su istraživači.
„Manipulišući tom signalizacijom, možemo stvoriti ogromnu količinu krvnih matičnih ćelija“, rekao je Espin Palazon.
Istraživači nisu smatrali da bi inhibicija faze reaktivacije mogla da ubrza proizvodnju krvnih matičnih ćelija, rekao je Kembel.
„Bio sam prva osoba koja je to videla kroz mikroskop i zamalo sam pala sa stolice. Vikala sam na Rakel: ‘Šta je ovo?’ To je jedan od onih trenutaka koje volite da imate u nauci. Samo nekoliko puta vidite nešto što vas oduševi.
Pronalaženje načina za potencijalno povećanje prinosa je intrigantno jer postojeće metode za uzgoj matičnih ćelija krvi proizvode nekoliko funkcionalnih ćelija, rekao je Espin Palazon. Proces uključuje genetski reprogramiranje zrelih ćelija da se ponašaju kao matične ćelije koje prave bilo šta u embrionima, a zatim koriste te indukovane pluripotentne matične ćelije za generisanje krvnih matičnih ćelija. Potrebna je dalja studija da bi se otkrilo kako se dublji uvid u tajming upalnih signala može koristiti za poboljšanje protokola za stvaranje krvnih matičnih ćelija u laboratoriji.
„Sada je sve u optimizaciji i integraciji ovih signala“, rekao je Kembel.
Godinama su Espin Palazon i Kembel sarađivali sa istraživačima u Dečjoj bolnici u Filadelfiji, koja obavlja opsežan rad na indukovanim pluripotentnim matičnim ćelijama. Tamošnji istraživači su potvrdili da signalizacija NF-kB ima slične vremenske obrasce i efekte u laboratorijskim naporima da proizvedu matične ćelije ljudske krvi.
Iako će nastaviti da sarađuju sa bolnicom, istraživači ISU-a će uskoro moći da proučavaju proces u kući, u novoj laboratoriji ćelijske kulture u kampusu države Ajova koja je sposobna da generiše indukovane pluripotentne matične ćelije. Kembel, koji je proveo mesec dana učeći protokole u bolnici u Filadelfiji, rekao je da bi laboratorija trebalo da počne sa radom do kraja godine.
Espin Palazon i Kembel su rekli da očekuju da će se metode i nalazi iz njihovog najnovijeg rada prevesti na proučavanje drugih tipova matičnih ćelija, procesa starenja i imunoterapije izvedene od pacijenata za lečenje raka. Naučnici nastavljaju da uče više o različitim funkcijama signalizacije upale tokom života.
„Zapaljive mreže su potrebne za početak života, one nas održavaju u životu boreći se protiv infekcija i virusa i, na kraju, mogu da izazovu našu smrt“, rekao je Kembel.
