Celulele stem crescute în laborator, utile pentru transplanturi (studiu)

Celulele stem hematopoietice sunt greu de crescut într-un vas de laborator, după cum au observat cercetătorii de-a lungul timpului, însă oamenii de știință de la Universitatea din California - San Diego au dezvoltat o metodă pentru a menține sănătoase celulele cultivate.

Descoperirea și caracterizarea celulelor stem hematopoietice a necesitat zeci de ani de cercetare. Identificarea măduvei osoase adulte ca sursă de celule hematopoietice capabile să protejeze un organism de iradierea altfel letală a condus la căutarea intensă a identității și a caracteristicilor acestora.

Folosind teste funcționale împreună cu tehnici în evoluție pentru izolarea celulelor hematopoietice, populațiile de celule stem hematopoietice au putut fi îmbogățite și caracteristicile lor au putut fi analizate. Caracteristicile cheie ale celulelor stem hematopoietice ale pluripotențialității și capacitatea de auto-reînnoire au apărut drept caracteristici ale mai multor populații de celule stem hematopoietice, inclusiv cele care au contestat conceptele convenționale ale ierarhiei hematopoietice. 

Terapia cu celule stem alogene umane se bazează pe aceste caracteristici funcționale ale celulelor stem hematopoietice care pot fi izolate din sângele periferic, măduva osoasă sau sângele din cordonul ombilical, cu cerința suplimentară ca barierele imunologice să fie depășite pentru a permite grefarea susținută, reducând în același timp riscul de boală grefă-contra-gazdă care se poate dezvolta la primitorul celulelor stem transplantate. 

Cercetările actuale și viitoare se concentrează pe identificarea regulatorilor și a metodelor pentru manipularea celulelor stem in vitro și in vivo, inclusiv editarea genomului, pentru a extinde domeniul de aplicare, potențialul și siguranța terapiei folosind celule stem hematopoietice.

Celulele stem pentru transplanturi pot proveni de la pacient sau de la un donator

Un transplant de măduvă osoasă este un tratament medical care înlocuiește măduva osoasă cu celule sănătoase. Celulele de înlocuire pot proveni fie din propriul corp al pacientului, fie de la un donator. Un transplant de măduvă osoasă se mai numește și transplant de celule stem sau, mai precis, transplant de celule stem hematopoietice.

Transplantul poate fi utilizat pentru a trata anumite tipuri de cancer, cum ar fi leucemia, mielomul și limfomul, precum și alte boli ale sângelui și ale sistemului imunitar care afectează măduva osoasă. Cele două tipuri principale de transplant sunt cel autolog și cel alogen.

Celulele stem pentru un transplant autolog provin din propriul corp. Uneori, cancerul este tratat cu o doză mare de chimioterapie intensivă sau tratament cu radioterapie. Acest tip de tratament poate afecta celulele stem și sistemul imunitar. De aceea, medicii îndepărtează sau salvează celulele stem din sânge sau din măduva osoasă înainte de începerea tratamentului pentru cancer. După chimioterapie, celulele stem sunt returnate în corp, restabilind sistemul imunitar și capacitatea corpului de a produce celule sangvine și de a lupta împotriva infecțiilor. Acest proces se mai numește și salvare de celule stem.

Celulele stem pentru un transplant alogen provin de la o altă persoană, numită donator. Celulele stem ale donatorului sunt date pacientului după ce pacientul primește chimioterapie și/sau radioterapie. Găsirea unui donator potrivit este un pas necesar pentru un transplant de acest tip. Donatorul trebuie să fie sănătos, iar proteinele din sânge, numite antigene leucocitare umane (HLA), trebuie să se potrivească îndeaproape cu ale pacientului. 

Frații sunt adesea cei mai buni donatori, dar și un alt membru al familiei sau un voluntar neînrudit pot fi. Dacă proteinele donatorului se potrivesc îndeaproape cu ale pacientului, este mai puțin probabil să apară acel efect secundar grav numit boala grefă-contra-gazdă. În această stare, celulele sănătoase transplante atacă celulelele pacientului.

În transplanturile de măduvă osoasă, celulele stem hematopoietice sunt infuzate intravenos pentru a restabili producția de sânge la pacienții a căror măduvă osoasă sau sistem imunitar sunt deteriorate. Cu toate acestea, celulele stem de la donatori nu sunt întotdeauna disponibile pentru pacienții care au nevoie de ele.

Celule stem de înaltă calitate pot fi păstrate în cultură pentru mult timp

Oamenii de știință spun că, chiar și pentru pacienții care primesc terapii cu celule stem, transplantul mai multor celule produce mai puține complicații și crește șansele de succes global. În timp ce alți cercetători au încercat să cultive celule stem hematopoietice recreând mediul măduvei osoase într-un vas, o echipă de la Universitatea California - San Diego a încercat să afle într-un studiu¹ ce mecanism intern face ca celulele să fie de la început nesănătoase și cum s-ar putea remedia acest proces în mod direct.

Savanții au descoperit că în mediul străin al vasului de cultură, celulele stem încep să producă proteine în exces, provocând stres extrem. Starea de stres activează răspunsul la șoc termic, o cale de reducere a stresului foarte conservată, reglată de factorul de șoc termic 1 (HSF1). Cercetătorii au identificat două molecule mici diferite care super-activează gena HSF1. Prin adăugarea acestora la cultură, activitatea îmbunătățită a căii șocului termic a ajutat la reechilibrarea stării de echilibru sau homeostazie a celulelor.

Astfel, spun autorii studiului, se pot păstra celule stem de înaltă calitate în cultură pe o perioadă prelungită de timp; speranța lor este că această calitate crescută a celulelor va duce la rezultate clinice îmbunătățite.

Recuperarea homeostazei proteinelor prin activarea sporită a HSF1 a fost demonstrată atât în celulele stem hematopoietice provenite de la șoareci, cât și în cele umane. Potrivit investigatorilor, următorul pas este de a testa modul în care aceste molecule mici influențează rezultatul celulelor stem umane în sistemele de transplant.

Cercetătorii au descoperit că această cale a șocului termic nu este importantă doar într-un vas de cultură, ci menține și celulele stem sănătoase în măduva osoasă nativă în timpul îmbătrânirii. În timp ce HSF1 este inactiv în celulele stem ale adulților tineri, este activat la adulții de vârsta a doua și a treia.

HSF1 este activat în timpul îmbătrânirii pentru a menține celulele stem în formă, spun oamenii de știință. Daunele proteice afectează celulele stem în timpul îmbătrânirii și probabil contribuie la perturbarea producției de sânge și celule imunitare la persoanele în vârstă. Concluzia cercetătorilor este că super-activarea HSF1 ar putea fi utilizată în cele din urmă pentru a îmbunătăți funcția celulelor stem și a țesuturilor în timpul îmbătrânirii, pentru a preveni tulburările de sânge și pentru a crește imunitatea la adulții în vârstă.

 

Sursă foto: Shutterstock
Bibliografie:
Cell Stem Cell - Hsf1 promotes hematopoietic stem cell fitness and proteostasis in response to ex vivo culture stress and aging
https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(21)00294-0
1. Studiul „Hsf1 promotes hematopoietic stem cell fitness and proteostasis in response to ex vivo culture stress and aging”, apărut în Cell Stem Cell, 2021, DOI:https://doi.org/10.1016/j.stem.2021.07.009, autori: Miriama Kruta et al.
Nature - Haematopoietic stem cells: past, present and future
https://www.nature.com/articles/cddiscovery20172
Cancer.net - What is a Bone Marrow Transplant (Stem Cell Transplant)?
https://www.cancer.net/navigating-cancer-care/how-cancer-treated/bone-marrowstem-cell-transplantation/what-bone-marrow-transplant-stem-cell-transplant


Te-ar mai putea interesa și...


 

 

 

DE SEZON
Pentru a comenta este nevoie de
Comentarii 0