Pomnażanie zasobów komórek macierzystych
Każdego roku ponad 30 000 pacjentów w Europie otrzymuje przeszczep komórek macierzystych, jednak wciąż brakuje odpowiednich dawców. Zespół wspieranego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych projektu UNEXPECTED postanowił rozwiązać tę kwestię, starając się znaleźć sposób na hodowlę komórek macierzystych poza organizmem człowieka. Przeszczep komórek macierzystych nie tylko stosowany jest w leczeniu nowotworów krwi, ale stopniowo wykorzystywany jest także w bardziej złożonych terapiach, mówi Jonas Larsson, koordynator projektu. „Edycja genów pozwala na leczenie chorób genetycznych z wykorzystaniem komórek macierzystych. Skoro można wprowadzać zmiany na poziomie pojedynczej komórki macierzystej, być może uda się zrobić to samo w przypadku całego organizmu”. Jednak aby metoda ta stała się skuteczną i zrównoważoną terapią, należy znaleźć sposób na pomnożenie dostępnych zasobów komórek macierzystych. Nie jest to jednak takie proste – komórki macierzyste hodowane w kulturach szybko dojrzewają i różnicują się, tracąc swoje korzystne właściwości. „Jest to zatem nie lada wyzwanie. Komórki macierzyste mają ogromny potencjał, ale kiedy znajdą się w naczyniu hodowlanym, natychmiast go tracą”, dodaje Larsson. Współpracując z zespołem naukowców z Uniwersytetu w Lund, Larsson postanowił rozpoznać kluczowe sieci regulacyjne, które utrzymują komórki macierzyste w niezróżnicowanym stanie.
Badanie przesiewowe genów
Aby tego dokonać, Larsson i jego zespół wystawili klastry komórek macierzystych na działanie cząstek wirusowych wyposażonych w inhibitory genu, wykorzystując interferencję RNA (RNAi) i CRISPR. Każda cząsteczka wirusowa zainfekowała jedną komórkę, obierając za cel pojedynczy gen i pozostawiając charakterystyczny znacznik cząsteczkowy. „Ta metoda badań przesiewowych jest na swój sposób prosta, ponieważ komórki macierzyste zazwyczaj się różnicują”, wyjaśnia Larsson. „Musimy jedynie rozpoznać te, które nie zróżnicowały się, i ustalić, jakie czynniki genetyczne umożliwiły im utrzymanie swoich właściwości”. W toku prac odkryto ponad dwanaście genów, których ekspresja lub wyciszanie może zapobiec różnicowaniu się komórki macierzystej. W przypadku tych stanowiących część znanych szlaków sygnałowych Larsson i jego zespół zastosowali gotowe inhibitory farmaceutyczne, które mogą zakłócić aktywność danego genu. Ostatecznym celem naukowców nie jest edycja genów komórek macierzystych, ale sformułowanie protokołu, który uniemożliwi im różnicowanie się w kulturze. Inhibitory farmaceutyczne są następnie usuwane z komórek przed ich przeszczepem. Aby zagwarantować, że zachowają swoje właściwości, Larsson przeszczepił wyhodowane komórki macierzyste do organizmu myszy. „Markery na powierzchni komórek macierzystych wskazują na ich zdolność do różnicowania się, ale najlepszym testem jest wykazanie, że są one zdolne do regeneracji krwi u biorcy”, mówi badacz.
Wskazówki dotyczące nowotworu
Dotychczasowe wyniki uzyskane przez Larsson i jego współpracowników są obiecujące, dlatego zespół postanowił opublikować kilka artykułów poświęconych tym badaniom. Naukowcy zidentyfikowali kilka genów, które uniemożliwiają wzrost komórek macierzystych w hodowli, czemu zaradzić mogą inhibitory farmaceutyczne. Opisali oni również rolę kilku genów w komórkach nowotworowych. „Rosnąca komórka macierzysta jest w pewnym sensie odpowiednikiem komórki nowotworowej, jako że obie mają nieograniczony potencjał wzrostu, dlatego niektóre z tych genów odgrywają ważną rolę w rozwoju nowotworów, zwłaszcza nowotworów krwi”, zauważa Larsson. „Chociaż nasze plany nie przewidywały tego kierunku badań, było to ekscytujące odkrycie”. Larsson dokładniej bada teraz niektóre z celów rozpoznanych przez zespół, aby ustalić, czy można bezpiecznie wykorzystać je w badaniach klinicznych. Podczas badań RNAi naukowcy odkryli również kilka unikalnych identyfikatorów, które zamierzają skomercjalizować.
Słowa kluczowe
UNEXPECTED, komórka macierzysta, krew, dawca, przeszczep, gen, farmaceutyczne inhibitory, RNAi, CRISPR