O echipă internaţională de oameni de ştiinţă, condusă de cercetători de la UCLA, a creat pentru prima dată un atlas detaliat care urmăreşte fiecare etapă implicată în dezvoltarea celulelor stem din sânge în embrionul uman, oferind oamenilor de ştiinţă informaţiile necesare după care pot produce în laborator celule stem hematopoietice pe deplin funcţionale.
Cercetarea, publicată miercuri în revista Nature, ar putea ajuta la extinderea opţiunilor de tratament pentru leucemie şi alte cancere de sânge, precum şi pentru tulburările ereditare ale sângelui, cum este boala celulelor seceră, a declarat dr. Hanna Mikkola de la Centrul de Medicină Regenerativă şi Cercetarea Celulelor Stem, de la UCLA, care a condus studiul.
Celulele stem din sânge, numite şi celule stem hematopoietice, au capacitatea de a se replica nelimitat şi de a se diferenţia în fiecare tip de celulă sanguină din corpul uman.
Timp de decenii, medicii au folosit celule stem din sânge, din măduva osoasă a donatorilor şi cordonul ombilical al nou-născuţilor, pentru a salva vieţi prin transplanturi şi pentru a trata boli de sânge şi imune.
Aceste tratamente au fost însă limitate şi îngreunate, depinzând de numărul de donatori potriviţi şi de cantitatea scăzută de celule stem din sângele din cordonul ombilical.
Dorind să depăşească aceste limite, oamenii de ştiinţă au încercat să creeze celule stem hematopoietice în laborator din celule stem pluripotente umane, care se pot dezvolta în orice tip de celulă din organism.
Dar nu au obţinut un succes pe deplin, în parte pentru că nu au avut instrucţiunile necesare pentru a face ca celulele crescute în laborator să se diferenţieze în celule stem hematopoietice mature care să se poată replica nelimitat, reuşind să dezvolte doar celule progenitoare, care se pot replica doar limitat, şi care pot produce doar anumite tipuri de celule sanguine.
„Nimeni nu a reuşit să facă celule stem hematopoietice funcţionale din celule stem pluripotente umane, pentru că nu ştiam suficient despre celula pe care încercam să o generăm“, a declarat Mikkola, care este profesor de biologie moleculară, celulară şi de dezvoltare şi membră a centrului de oncologie de la UCLA.
Noul ghid îi va ajuta pe cercetători să înţeleagă diferenţele fundamentale dintre cele două tipuri de celule, care este esenţială pentru crearea de celule adecvate pentru utilizarea în terapiile de transplant, a declarat omul de ştiinţă Vincenzo Calvanese, care este coautorul principal al cercetării împreună cu alţi doi cercetători de la UCLA.
„Avem acum un manual care descrie modul în care celulele stem hematopoietice sunt fabricate în embrion şi modul în care acestea dobândesc proprietăţile unice care le fac utile pentru pacienţi, a spus Calvanese, care conduce şi echipa de cercetare de la University College London.
Datele anonimizate sunt puse la dispoziţia cercetătorilor pe site-ul: The Atlas of Human Hematopoietic Stem Cell Development.
Echipa de cercetare, care a inclus şi oameni de ştiinţă de la Universitatea din Tübingen, din Germania, şi Institutul Murdoch de Cercetare Pediatrică, din Australia, a creat resursa folosind secvenţierea ARN cu o singură celulă şi transcriptomica spaţială, tehnologii noi care permit oamenilor de ştiinţă să identifice reţelele genetice unice şi funcţiile miilor de celule individuale şi să dezvăluie amplasarea acestora în embrion.
Datele fac posibilă urmărirea celulelor stem din sânge pe măsură ce acestea ies din endoteliul hemogenic şi migrează prin diferite zone din corp în timpul dezvoltării lor, pornind de la aortă şi ajungând în final în măduva osoasă.
Atlasul dezvăluie repere specifice ale procesului de maturizare al acestor celule, inclusiv ajungerea lor în ficat, unde dobândesc abilităţile specifice celulelor stem hematopoietice.
Pentru a explica procesul de maturizare, dr. Mikkola a comparat celulele stem imature din sânge cu chirurgii aspiranţi.
Aşa cum chirurgii trebuie să treacă prin diferite etape de formare pentru a învăţa cum să efectueze intervenţii chirurgicale, celulele stem hematopoietice imature trebuie să treacă prin diferite zone din corp pentru a învăţa cum să-şi facă treaba în calitate de celule stem hematopoietice.
Grupul de cercetare a identificat cu exactitate în peretele vasului de sânge precursorul care dă naştere celulelor stem hematopoietice.
Descoperirea clarifică şi o controversă care durează de ceva vreme cu privire la originea celulară a celulelor stem şi la micromediul necesar pentru a produce o celulă stem din sânge, şi nu doar o celulă progenitoare.
Odată cu identificarea semnăturilor moleculare specifice asociate cu diferitele faze ale dezvoltării celulelor stem din sângele uman, oamenii de ştiinţă pot folosi această resursă pentru a vedea cât de aproape sunt de a face în laborator o celulă stem hematopoietică transplantabilă, spune dr. Mikkola.
„Până acum, când am încercat să creăm o celulă stem din sânge dintr-o celulă pluripotentă care n-a fost transplantabilă, nu am ştiut unde am greşit în acest proces. Acum, putem plasa celulele pe această hartă pentru a vedea unde reuşim, şi unde eşuăm, ca să putem să optimizăm procesul de diferenţiere în conformitate cu instrucţiunile de la embrion“, a explicat dr. Mikkola.
Harta îi poate ajuta pe oamenii de ştiinţă să înţeleagă modul în care celulele din care se dezvoltă celulele sanguine (care se dezvoltă în embrion), contribuie la bolile umane.
De exemplu, poate oferi baza şi fundamentul ştiinţific pentru a afla de ce unele tipuri de cancer de sânge care încep în perioada intrauterină sunt mai agresive decât cele care apar după naştere.
„Abia acum, când am creat o resursă online pe care oamenii de ştiinţă din întreaga lume o pot folosi pentru a-şi ghida cercetarea, începe adevărata muncă. Este un moment foarte interesant pentru acest domeniu, pentru că în sfârşit vom vedea roadele muncii noastre“, a mai spus dr. Mikkola.
