Ученые из Йельского университета определили важнейшее биологическое звено в процессе преобразования определенных сложных сахаров в гемопоэтические стволовые клетки и клетки-предшественники.
Перепрограммирование клеток в гемопоэтические стволовые клетки и клетки-предшественники (HSPC) было святым Граалем для трансплантации аутологичных стволовых клеток, спасающего жизнь лечения рака крови. Однако механизмы, регулирующие этот переход на клеточном и молекулярном уровне, плохо изучены. Новое исследование, опубликованное в журнале Science, идентифицирует микроРНК (miR) -223 как важнейшее звено между сложными сахарами, называемыми гликанами, и переходом от эндотелия к гемопоэзу (EHT), процессом, при котором гемогенный эндотелий дифференцируется в гемопоэтические стволовые клетки и клетки-предшественники (HSPC).
Достижения в области стволовых клеток
Прорыв в трансплантации стволовых клеток произошел в 1960-х годах, когда биолог Эрнест МакКаллох, доктор медицины и биофизик Джеймс Тилл, доктор наук.D. обнаружил, что гемопоэтические стволовые клетки (ГСК) обладают способностью к самообновлению и, в конечном итоге, к производству различных типов клеток крови. Эти стволовые клетки могут образовывать все клоны клеток крови, необходимые на протяжении всей жизни.
Второй вехой стало открытие биомолекул, сделанных из сахара. Конкретные гликаны клеточной поверхности играют важную роль в биологии человека – от того, как наш организм распознает болезнь и борется с ней, до развития клеточного цикла.
"Прогресс, достигнутый в репрограммировании клеток за последние пять лет, был основан на исследованиях, которые выясняют механизмы развития гематопоэза, когда стволовые клетки крови естественным образом рождаются из настоящих эндотелиальных клеток аорты через эндотелиальный переход в гематопоэтический. Этот переход от эндотелиальных клеток к стволовым клеткам крови строго регулируется и ограничивается небольшой частью эндотелиальных клеток в течение короткого периода времени," сказала Стефания Николи, доктор философии.D., доцент кафедры сердечно-сосудистой медицины и генетики и старший автор исследования.
Расшифровка сахарного кода
Объединив аналитические, структурные методы и методы клеточной биологии, исследователи обнаружили, что белки на поверхности эндотелиальных клеток модифицируются определенным "сахарный код" называется N-гликаном, чтобы ограничить производство крови. Эта обычная биомолекула ограничивает активность регуляторов кроветворения.
У этого открытия есть два возможных применения. Во-первых, он обеспечивает улучшенный метод производства стволовых клеток с более высокими шансами на успех. Во-вторых, он может найти широкое применение для лечения рака, что позволит ученым использовать гликоинженерию для изменения поверхности клетки и увидеть, как это влияет на прогрессирование рака.
"Мы можем использовать генетику или химические вещества, чтобы изменить это "сахарный код" и изменить эффективность производства крови у эмбрионов. Эти результаты послужат основой для разработки стратегий по изучению производства стволовых клеток крови в лаборатории, которые можно использовать для лечения заболеваний крови, таких как лейкемия," Николи сказал.
Результаты требуют дальнейшего анализа для определения целей лечения заболеваний крови. "Это исследование является шагом к лучшему пониманию сигнальных путей, которые регулируют выработку и дифференцировку HSPC, что будет критически важно для информирования о ранних вмешательствах и терапевтических средствах," сказала Дионна М. Каспер, к.D., постдокторант лаборатории Николи и первый автор исследования.