Bloedstamcellen uitzetten voor beenmergtransplantatie - nieuwe methode ontwikkeld

Wetenschappers van Weill Cornell Medical College geloven dat ze hebben opgelost hoe volwassen hematopoietische stamcellen (HSC's) buiten het menselijk lichaam kunnen worden uitgebreid voor medisch gebruik bij beenmergtransplantatie - een essentiële stap om voldoende stamcellen te kunnen produceren die nodig zijn om een ??gezonde bloed systeem.
De onderzoekers, in samenwerking met wetenschappers van Memorial-Sloan Kettering Cancer Center, beschreven in het tijdschrift Bloed hoe ze een eiwit creëerden om volwassen HSC's uit te breiden toen ze uit het beenmerg van een donor werden gehaald. Het eiwit houdt de geëxpandeerde HSC's in een stengelachtige toestand, waardoor ze niet kunnen differentiëren in gespecialiseerde bloedcellen voordat ze worden getransplanteerd in het beenmerg van de ontvangende patiënt.
Het zoeken naar compatibele gedaane beenmergdonoren is een uitdaging, en zelfs wanneer een "match" wordt gevonden, is het voldoende om voldoende beenmergcellen te verzamelen voor een transplantatie met behulp van de huidige methoden, om extra bloedcellen te mobiliseren voor het mobiliseren van bloedstamcellen.
Door gezonde HSC's in het laboratorium uit te breiden, hoeven niet zoveel stamcellen van donoren te worden geoogst. Volwassen bloedcellen van volwassenen zouden ook kunnen worden ingevroren en opgeslagen voor toekomstige uitbreiding en gebruik - iets dat niet met de huidige technologie kan worden gedaan.
Dr. Pengbo Zhou, hoogleraar pathologie en laboratoriumgeneeskunde bij Weill Cornell, zei:

"Ons werk laat zien dat we een belangrijke technische hindernis bij de uitbreiding van volwassen bloedstamcellen kunnen overwinnen, waardoor het voor de eerste keer mogelijk is om ze op industriële schaal te produceren."

Dr. Zhou zegt dat beenmergbanken kunnen op een dag naast bloedbanken worden geplaatst, als deze nieuwste technologie in de toekomst wordt getest.
Dr. Zhou zegt: "Het directe doel is dat we zien of we minder bloedstamcellen van een donor kunnen nemen en ze kunnen uitbreiden voor transplantatie. Op die manier kunnen meer mensen sneller doneren. Als veel mensen doneren, dan kunnen we typen de cellen voordat we ze invriezen en bankieren, zodat we alle immuunkenmerken kennen.De hoop is dat wanneer een patiënt een beenmergtransplantatie nodig heeft om kanker of een andere ziekte te behandelen, we de cellen kunnen vinden die overeenkomen, uitzetten en gebruiken hen."
De wetenschappers geloven dat meer mensen er uiteindelijk voor kunnen kiezen om hun eigen beenmerg op te slaan voor mogelijk toekomstig gebruik. De eigen bloedstamcellen van een persoon zijn de beste behandeling voor de meeste bloedkankers; ze kunnen ook worden gebruikt om het ouder worden en sommige andere nuttige doeleinden te vertragen.

Een gecodeerd vernietigingssignaal

Hematopoëtische stamcellen (HSC's) die in het beenmerg verblijven, kunnen elk type bloedcel worden, inclusief elk type immuuncel.
Voor patiënten met bloedkankers veroorzaakt door abnormale bloedcellen, omvat een behandelingsoptie het verwijderen van het ongezonde beenmerg en het transplanteren van gezonde bloedstamcellen van een donor. Als antikankertherapieën het bloed van een kankerpatiënt beschadigen, kunnen ze een beenmergtransplantatie nodig hebben. Immuundeficiëntiestoornissen en andere ziekten kunnen ook worden behandeld met beenmergtransplantaties.
Het doneren van beenmerg is soms een moeizaam en pijnlijk proces. Het merg wordt geëxtraheerd met een naald uit een groot bot onder algemene anesthesie. Het verstrekken van voldoende stamcellen voor de ontvangers kan ook meerdere sessies van beenmerg extractie vereisen.

Wetenschappers proberen al een paar jaar HSC's uit te breiden. Ze hebben zich gericht op de transcriptiefactor HOXB4, die HSC's aanmoedigt om kopieën van zichzelf te maken. Dr. Zhou zei "Hoe meer HOXB4-eiwitten er in stamcellen zijn, des te meer zullen ze zichzelf vernieuwen en hun populatie uitbreiden."
Alle eerdere onderzoeken zijn echter mislukt vanwege hun toepasbaarheid. HSC's zijn koppig resistent tegen genoverdracht. Tot dusverre was de meest efficiënte manier om therapeutische genen in HSC's af te leveren in de laboratoriumomgeving met op virussen gebaseerde voertuigen.
Wetenschappers gebruikten een virus als middel om een ??therapeutisch gen af ??te geven aan patiënten met SCID (ernstige gecombineerde immunodeficiëntieziekte) om hun immuunsysteem te herstellen. Vier kinderen ontwikkelden echter behandelingsgerelateerde leukemie omdat het onmogelijk was om te bepalen waar in het genoom het virus zichzelf invoegt. Vaak gaat het virus het genoom binnen op de hot-spots die tumorsuppressorgenen inactiveren of oncogenen activeren.
Andere wetenschappers hebben aangetoond dat het direct inbrengen van HOXB4-eiwit in geëxtraheerde beenmergstamcellen mogelijk is. Dr. Zhou zei: "Maar de halfwaardetijd van het natuurlijke eiwit is erg kort - ongeveer een uur. Dus dat betekent dat om de bloedstamcellen te vergroten, deze eiwitten HOXB4 altijd moeten worden toegevoegd. zeer kostbaar, dit proces is zowel duur als onpraktisch. "

Differentiëren kan alleen starten wanneer HOXB4 is afgebroken

In deze laatste studie hebben Dr. Zhou, Dr. Malcolm en team een ??andere benadering gekozen. Ze wilden weten waarom HOXB4-eiwit niet lang aanhoudt in HSC's, wanneer deze cellen eenmaal zijn verwijderd uit de beschermende stamcelnis waar ze stilletjes in nestelen. Ze vonden dat voor de stamcellen om te differentiëren, het noodzakelijk is om HOXB4 te richten voor degradatie. "Differentiëren" betekent het ontwikkelen (rijpen) tot verschillende soorten volwassen bloedcellen.
Dr. Zhou zei: "HOXB4 voorkomt dat bloedstamcellen differentiëren, terwijl ze tegelijkertijd zichzelf kunnen vernieuwen."

CUL4, een ander eiwit, wordt gelabeld op HOXB4 wanneer het laatste eiwit bestemd is voor vernietiging door het eiwitvernietigingsapparaat van de cel, vonden de wetenschappers. Het team ontdekte dat CUL4 een set van vier aminozuren "ziet" op het eiwit (het herkent het eiwit op die manier). Dr. Zhou legde uit dat HOXB4 een vernietigingssignaal bevat dat CUL4 identificeert en waar hij naar handelt.
Zhou en team hebben een HOXB4-eiwit gesynthetiseerd met een gecodeerd vernietigingssignaal.Met het gebruik van bepaalde bacteriën produceerden ze grote hoeveelheden HOXB4 en leverden deze vervolgens af in menselijke bloedstamcellen in het laboratorium.
Dr. Zhou zei:

"Wanneer u het CUL4-afbraaksignaal maskeert, breidt de halfwaardetijd van HOXB4 zich uit gedurende maximaal 10 uur." De engineered HOXB4 heeft zijn werk gedaan om de stamcel uit te breiden, terwijl alle stamceleigenschappen intact zijn.Daardoor ontvingen cellen de engineered HOXB4 vertoonden superieure expansiecapaciteit dan die met natuurlijk HOXB4-eiwit. Dierproeven hebben aangetoond dat de getransplanteerde, gemodificeerde menselijke stamcellen hun stamcelachtige eigenschappen in het beenmerg van muizen kunnen behouden. "

Om voldoende bloedstamcellen te maken die nodig zijn voor een transplantatie van een patiënt en voor bankieren, moet het eiwit HOXB4 om de 10 uur worden toegediend, legden de wetenschappers uit.
Dr. Zhou voegt toe: "Dit is het uiteindelijke doel van wat we proberen te bereiken. Er zijn waarschijnlijk veel wegversperringen om onze doelen te bereiken, maar we lijken manieren te hebben gevonden om met één grote hindernis van volwassen hematopoietische stamceluitbreiding om te gaan."
Geschreven door Christian Nordqvist