Cilmes šūnu “pierunāšana” jaunu kaulu audu veidošanai
Jauni pētījumi ir identificējuši iespējamo veidu, kā manipulēt ar noteiktām cilmes šūnām, lai radītu jaunus kaulu audus. Šīs izmeklēšanas rezultāti varētu ievērojami uzlabot rezultātu cilvēkiem ar skeleta traumām vai tādiem apstākļiem kā osteoporoze.
Cilmes šūnas ir nediferencētas šūnas, kurām ir iespēja specializēties un veikt jebkādas funkcijas.
Daudzi jaunākie pētījumi ir vērsti uz to, kā vislabāk izmantot cilmes šūnas terapeitiskos nolūkos. Pētniekus īpaši interesē, kā ar tiem manipulēt, lai izveidotu jaunus audus, kas var veiksmīgi aizstāt bojātos vai vairs nedarbojamos šūnu komplektus.
Jaunajā pētījumā no Džona Hopkinsa universitātes Medicīnas skolas Baltimorā, MD, ārsts Ārons Džeimss un viņa komanda ir izpētījuši mehānismus, kas ļauj dažiem cilmes šūnu veidiem, kas pazīstami kā “perivaskulāras cilmes šūnas”, veidot jaunus kaulu audi.
Šīs cilmes šūnas mēdz pārvērsties vai nu tauku, vai kaulu audos. Līdz šim nav bijis skaidrs, kas tieši nosaka viņu likteni.
“Mūsu kauliem ir ierobežots cilmes šūnu kopums, no kura var iegūt jaunus kaulus. Ja mēs varētu pierunāt šīs šūnas uz kaulu šūnu likteni un prom no taukiem, tas būtu liels sasniegums mūsu spējā veicināt kaulu veselību un dziedināšanu. ”
Ārsts Ārons Džeimss
Pētnieki veica savus pētījumus žurku modelī, kā arī cilvēku šūnu kultūrās, un par saviem atklājumiem viņi ziņo žurnālā Zinātniskie ziņojumi.
Olbaltumviela, kas virza šūnu likteni
Iepriekšējie pētījumi, ko veica Dr James, liecina, ka konkrēts signālproteīns, ko sauc par WISP-1, visticamāk, vadīs perivaskulāro cilmes šūnu likteni, viņiem "norādot", vai veidot taukus vai kaulaudus.
Pašreizējā pētījumā pētnieki centās pierādīt WISP-1 lomu cilmes šūnu likteņa noteikšanā, ģenētiski modificējot cilvēka cilmes šūnu kopumu, lai apturētu to ražošanu šajā olbaltumvielā.
Salīdzinot gēnu aktivitāti inženierijas cilmes šūnās ar gēnu aktivitāti šūnās, kas joprojām ražo WISP-1, pētnieki apstiprināja, ka olbaltumvielai ir svarīga loma. Šūnās bez WISP-1 četriem gēniem, kas bija atbildīgi par tauku veidošanos, bija par 50–200 procentiem augstāks aktivitātes līmenis nekā šūnās, kas turpināja ražot WISP-1.
Tas arī norādīja, ka pareiza šī signālproteīna deva var izraisīt cilmes šūnas tauku audu vietā veidot kaulu audus.
Kā gaidīts, kad pētnieki pēc tam modificēja cilmes šūnas, lai palielinātu WISP-1 ražošanu, viņi pamanīja, ka trīs no gēniem, kas stimulē kaulu audu augšanu, kļuva divreiz aktīvāki nekā cilmes šūnās esošie ar normālu signālproteīna līmeni.
Tajā pašā laikā gēnu, kas stimulēja tauku audu augšanu, piemēram, peroksisomu proliferatoru aktivizēta gamma receptora (PPARG), aktivitāte cilmes šūnās ar WISP-1 palielinājumu bija zemāka, un šis samazinājums notika par labu gēni, kas nosaka kaulu audu augšanu.
Cilmes šūnu iejaukšanās liecina par solījumu
Nākamajā pētījuma posmā zinātnieki izmantoja žurku modeli, lai noteiktu, vai WISP-1 varētu uzlabot kaulu sadzīšanu mugurkaula saplūšanas laikā - tāda veida medicīniska iejaukšanās, kas prasa divu vai vairāku skriemeļu (mugurkaula kaulu) savienošanu, lai izveidotu vienu kaulu.
Mugurkaula saplūšanas terapeitiskā izmantošana ir muguras sāpju vai mugurkaula stabilitātes uzlabošana dažādu apstākļu kontekstā, kas ietekmē mugurkaulu, piemēram, skolioze.
Parasti "šādai procedūrai ir nepieciešams milzīgs daudzums jaunu kaulu šūnu," skaidro Dr James. "Ja mēs varētu vadīt kaulu šūnu veidošanos saplūšanas vietā, mēs varētu palīdzēt pacientiem ātrāk atgūties un samazināt komplikāciju risku," viņš atzīmē.
Pašreizējā pētījumā pētnieki žurkām injicēja cilvēka cilmes šūnas, kurām bija aktīvs WISP-1. Viņi to izdarīja starp skriemeļiem, kuriem bija jāpievienojas saplūšanas procedūras ietvaros.
Pēc četrām nedēļām ārsts Džeimss un viņa komanda atklāja, ka dzīvniekiem mugurkaula audos joprojām ir augsts WISP-1 līmenis. Turklāt jaunie kaulu audi jau veidojās pareizajās vietās, ļaujot skriemeļiem “sametināties”.
Un otrādi, žurkām, kurām bija veikta tāda pati ķirurģiska iejaukšanās, bet bez WISP-1 palielināšanas, šajā pašā periodā nebija mugurkaula saplūšanas.
"Mēs ceram, ka mūsu atklājumi veicinās šūnu terapijas attīstību, lai veicinātu kaulu veidošanos pēc šādām operācijām un citām skeleta traumām un slimībām, piemēram, salauztiem kauliem un osteoporozi," paziņo Dr. Džeimss.
Nākotnē pētniecības grupas mērķis ir arī noskaidrot, vai WISP-1 līmeņa samazināšana cilmes šūnās varētu novest pie tauku audu veidošanās, kas varētu veicināt ātrāku brūču sadzīšanu.
