Как частные детективы на стоянке, св. Ученые Детской исследовательской больницы Джуда использовали инструменты, похожие на инструменты видеонаблюдения, чтобы идентифицировать клетки, которые запускают развитие клеток крови. Результаты предлагают ключи к созданию кроветворных стволовых клеток в лаборатории, которые в конечном итоге могут помочь улучшить доступ к трансплантации костного мозга.
"Исследование, вероятно, откроет новые возможности для исследований в области биологии стволовых клеток и развития крови и предоставит понимание, которое поможет усилиям по созданию трансплантируемых гемопоэтических стволовых клеток в лаборатории," сказал автор-корреспондент Уилсон Клементс, доктор философии.D., помощник члена Св. Юдское отделение гематологии. Исследование опубликовано сегодня в журнале Nature Cell Biology.
Кроветворные стволовые клетки способны производить клетки крови любого типа в организме. Они также используются при трансплантации при раковых заболеваниях, таких как лейкемия, или других заболеваниях крови, таких как серповидно-клеточная анемия. Их начинают использовать для генной терапии. Однако нехватка подходящих доноров ограничивает доступ к лечению, а попытки получить кровь из плюрипотентных стволовых клеток в лаборатории оказались безуспешными. Плюрипотентные стволовые клетки – это главные клетки, способные производить любую клетку в организме.
Все кроветворные стволовые клетки обычно возникают до рождения из определенных эндотелиальных клеток, находящихся во внутренней выстилке кровеносных сосудов развивающейся аорты. Этот процесс, в том числе то, как эндотелиальные клетки превращаются в стволовые клетки крови, до конца не изучен.
Клементс и первый автор Эрих Дамм, доктор философии.D., а св. Джуд, доктор наук, идентифицировал стволовые клетки нервного гребня как ключевые организаторы превращения эндотелиальных клеток в стволовые клетки крови. Клетки ствола нервного гребня образуются в развивающемся спинном мозге и мигрируют по эмбриону. В конечном итоге они дают начало множеству взрослых клеток, включая нейроны и глиальные клетки симпатической и парасимпатической нервной системы, которые контролируют питание, борьбу, бегство и размножение.
Используя покадровую видеозапись, исследователи отслеживали миграцию клеток нервного гребня в прозрачных эмбрионах рыбок данио. У рыбок данио и людей почти одинаковые кровеносные системы, а также программы, которые заставляют их работать в процессе разработки. Примерно через 20 часов клетки нервного гребня достигли развивающейся аорты. Через 24 часа мигрирующие клетки прижились к эндотелиальным клеткам аорты, которые затем включили гены, такие как runx1, что указывает на их преобразование в стволовые клетки крови.
Исследователи использовали различные методы, чтобы показать, что нарушение нормальной миграции клеток нервного гребня или иная блокировка их контакта с эндотелиальными клетками аорты предотвращает "рождение" стволовых клеток крови. Между тем, другие аспекты развития рыбок данио остались неизменными.
"Исследователи предположили, что эндотелиальные клетки, дающие начало кроветворным стволовым клеткам, окружены поддерживающей «нишей» других клеток, идентичность и происхождение которых неизвестны," Дамм сказал. "Наши результаты подтверждают существование ниши и идентифицируют клетки нервного гребня ствола как обитателей."
Костный мозг взрослого человека включает ниши, которые поддерживают нормальную функцию и, в частности, содержат клетки, полученные из клеток ствола нервного гребня.
Полученные данные также предполагают, что клетки ствола нервного гребня используют сигнал или сигналы для запуска производства стволовых клеток крови во время развития. Исследователи исключили адреналин и норадреналин как сигнальные молекулы, но работа продолжается, чтобы идентифицировать сигнальные белки или небольшие молекулы.