Учёные обнаружили ключевой этап в создании кроветворных стволовых клеток
Сенсорный белок Nod1, который помогает организму распознавать и бороться с бактериальными инфекциями, также играет ключевую роль в развитии кроветворных стволовых клеток (гемопоэтических стволовых клеток). Это открытие даёт важное новое понимание для создания таких клеток из собственных клеток пациента, что потенциально может устранить необходимость в трансплантации костного мозга.
Исследование, проведённое группой под руководством Ракель Эспин Паласон, доцента генетики, развития и клеточной биологии Университета штата Айова, опубликовано в Nature Communications. Оно основывается на предыдущей работе, показавшей, что воспалительные сигналы, запускающие иммунный ответ, играют совершенно иную роль на самых ранних стадиях жизни эмбриона, когда формируются сосудистая система и кровь.
Критический сигнал
Кроветворные стволовые клетки создают все компоненты крови. Их пожизненный запас формируется до рождения внутри эмбриона из клеток эндотелия сосудов. Иммунный рецептор Nod1 активируется в эмбрионе до того, как эндотелиальные клетки начинают превращаться в стволовые, подготавливая их к этому переходу.
"Мы знали, что кроветворные стволовые клетки образуются из эндотелиальных клеток, но факторы, заставляющие клетку изменить идентичность, оставались загадкой. Мы не знали, что этот рецептор необходим и что он нужен так рано, ещё до формирования самих кроветворных стволовых клеток", — пояснила Эспин Паласон.
Исследователи выявили роль Nod1, проанализировав публичные базы данных по эмбрионам человека и изучив его на моделях zebrafish (данио-рерио), геном которых примерно на 70% совпадает с человеческим. Формирование кроветворных стволовых клеток чётко коррелировало с уровнем активности Nod1.
Чтобы подтвердить роль Nod1 в развитии крови человека, команда сотрудничала с Детской больницей Филадельфии. Используя индуцированные плюрипотентные стволовые клетки человека, учёные показали, что при "отключении" Nod1 производство клеток крови нарушалось, как и у zebrafish.
Перспектива получения аутологичных стволовых клеток
Понимание того, что Nod1 является необходимым условием для развития кроветворных стволовых клеток, — это шаг вперёд в разработке системы их получения из образцов пациента. Это могло бы стать революционной новой опцией для пациентов с заболеваниями крови.
Вместо жизненно важной трансплантации костного мозга (основного источника таких клеток) пациенты могли бы получать лечение стволовыми клетками, полученными из их собственного организма. Это позволило бы избежать рисков реакции "трансплантат против хозяина" — частого и потенциально смертельного осложнения, когда иммунная система пациента атакует пересаженные клетки.
"Это стало бы огромным прогрессом для регенеративной медицины", — заявила Эспин Паласон.
Дальнейшие шаги
Команда продолжает изучать сложные взаимодействия, ведущие к возникновению кроветворных стволовых клеток, включая уточнение временной шкалы. Понимание того, когда подаются сигналы, необходимо для разработки методов создания этих клеток.
"Время так же критично, как порядок добавления ингредиентов при готовке", — сравнила исследовательница.
Дальнейшая работа будет вестись в сотрудничестве с Детской больницей Филадельфии. Эспин Паласон выразила уверенность, что эти исследования "проложат путь к созданию терапевтических кроветворных стволовых клеток для лечения пациентов с заболеваниями крови".