Учёные нашли «недостающий элемент» для самовозобновления кроветворных стволовых клеток

Учёные из UCLA обнаружили белок, который играет ключевую роль в регуляции самовозобновления человеческих кроветворных стволовых клеток, помогая им воспринимать и интерпретировать сигналы из окружающей среды.

Исследование, опубликованное в Nature, приближает учёных к разработке методов расширения популяции кроветворных стволовых клеток в лабораторных условиях. Это может повысить доступность спасительных трансплантатов этих клеток и увеличить безопасность методов лечения на их основе, таких как генная терапия.

Кроветворные стволовые клетки (гемопоэтические стволовые клетки) способны создавать свои копии в процессе самовозобновления и дифференцироваться во все клетки крови и иммунной системы. Десятилетиями трансплантация этих клеток используется для лечения рака крови (например, лейкемии) и других заболеваний крови и иммунитета.

Однако у трансплантации кроветворных стволовых клеток есть серьёзные ограничения. Поиск совместимого донора может быть сложным, особенно для людей неевропейского происхождения, а количество доступных для трансплантации стволовых клеток часто слишком мало для безопасного лечения.

Эти ограничения сохраняются, потому что кроветворные стволовые клетки, извлечённые из организма и помещённые в лабораторную чашку, быстро теряют способность к самовозобновлению. После десятилетий исследований учёные были близки к решению этой проблемы.

«Мы поняли, как производить клетки, которые выглядят в точности как кроветворные стволовые клетки и имеют все их характеристики, но когда эти клетки используются для трансплантации, многие из них всё равно не работают; чего-то не хватает», — говорит доктор Ханна Миккола, старший автор исследования.

Чтобы определить недостающий элемент, Джулия Агаде Горгорио, первый и соавтор статьи, проанализировала данные секвенирования, чтобы выявить гены, которые «замолкают», когда кроветворные стволовые клетки помещают в чашку Петри. Один из таких генов, MYCT1, кодирующий одноимённый белок, оказался критически важным для способности клеток к самовозобновлению.

Исследователи обнаружили, что MYCT1 регулирует процесс эндоцитоза, который играет ключевую роль в том, как кроветворные стволовые клетки воспринимают сигналы из окружающей среды. Эти сигналы говорят клеткам, когда самовозобновляться, когда дифференцироваться и когда оставаться в покое.

«Когда клетки воспринимают сигнал, они должны интернализовать и обработать его; MYCT1 контролирует, насколько быстро и эффективно кроветворные стволовые клетки воспринимают эти сигналы, — объясняет Агаде Горгорио. — Без этого белка сигналы из окружающей среды превращаются из шёпота в крик, клетки испытывают стресс и выходят из-под контроля».

Учёные сравнивают MYCT1 с датчиками в современных автомобилях, которые отслеживают всё вокруг и выборочно передают самую важную информацию водителю в нужный момент. Без MYCT1 кроветворные стволовые клетки похожи на тревожных водителей, которые, привыкнув полагаться на датчики, внезапно остаются без их помощи.

Затем исследователи использовали вирусный вектор, чтобы вернуть MYCT1 в клетки, и проверили, может ли это восстановить их способность к самовозобновлению в лаборатории. Оказалось, что восстановление MYCT1 не только снизило стресс клеток и позволило им самовозобновляться в культуре, но и позволило этим размноженным клеткам эффективно функционировать после трансплантации мышам.

Следующим шагом команда планирует выяснить, почему происходит «замолкание» гена MYCT1, и как предотвратить этот процесс без использования вирусного вектора, что было бы безопаснее для клинического применения.

«Если мы найдём способ поддерживать экспрессию MYCT1 в кроветворных стволовых клетках в культуре и после трансплантации, это откроет двери для максимизации всех других замечательных достижений в этой области, — говорит Миккола. — Это не только сделает трансплантацию кроветворных стволовых клеток более доступной и эффективной, но и улучшит безопасность и доступность генной терапии с их использованием».