Tüvirakkude avastamine võib parandada leukeemia ja teiste haiguste ravi
Võimetus saada inimese vere tüvirakke või vereloome tüvirakke (HSC) laboris ennast uuendama pidurdab leukeemia ja teiste verehaiguste ravis tehtud edusamme.
Nüüd näitab Los Angelese California ülikooli (UCLA) uus uuring, et vastus võib peituda konkreetses valgus - mille aktiveerimine võib HSC-sid kultuuris oluliselt laiendada.
UCLA meeskond leidis, et valk nimega MLLT3 on HSC funktsiooni peamine reguleerija. Valk on kõrgel tasemel inimese loote, vastsündinu ja täiskasvanu HSC-s. Kultiveeritud HSC-de MLLT3 tase on siiski madal.
Hiljutises Loodus Dokumendis teatavad teadlased, kuidas valgu valmistamise eest vastutava geeniga manipuleerimine viis siirdatavate HSC-de "enam kui 12-kordseks laienemiseni".
Uurimistöö vanem autor on UCLA molekulaar-, raku- ja arengubioloogia professor Hanna K. A. Mikkola. Ta on HSC-sid õppinud üle 20 aasta.
"Kuigi me oleme nende rakkude bioloogiast aastate jooksul palju õppinud," ütleb Mikkola, "on jäänud üks peamine väljakutse: panna [HSC-d] laboris ennast uuendama."
"Väljaku edasiliikumiseks peame selle takistuse ületama," lisab ta.
HSC-d vajavad võimsat isepaljunemisvõimet
Kõik keha kuded ja rakud toetuvad toitmiseks ja kaitseks vererakkudele. Sellise halastamatu ja koormava ülesande täitmiseks peavad vererakud suutma end täiendada. Täiskasvanutel on vererakkudel ja naharakkudel kõigi kudede suurim taastumisvõime.
Uute vererakkude tootmise ülesanne langeb HSC-dele. Iga päev toodab inimkeha miljardeid uusi vererakke tänu HSC-dele, mis toodavad ka immuunrakke.
HSC-d asuvad luuüdis, kus nad ise uuenevad ja küpsevad erinevat tüüpi vere- ja immuunrakkudeks.
Inimesed, kellel on teatud vere- või immuunsüsteemi haigused - näiteks leukeemia - vajavad uute rakkude tootmiseks värsket HSC-d. Aastakümnete jooksul on arstid varustamise suurendamiseks kasutanud luuüdi siirdamist.
Siiski on piirid, mil määral luuüdi siirdamine suudab lahendust pakkuda. Näiteks ei ole alati võimalik leida sobivat doonorit või vastuvõtja keha võib siirdatud rakud tagasi lükata.
Teine probleem, mis võib tekkida, on see, et siirdatud HSC-de arv ei pruugi olla piisav, et tekitada haiguse raviks piisavalt verd või immuunrakke.
Kultiveeritud HSC-de probleem
Teadlased on proovinud HSC-sid laboris kasvatada luuüdi siirdamise alternatiivina. Kuid erinevad katsed kultiveeritud HSC-de siirdamiseks on tabanud ühist probleemi: HSC-d, mille teadlased on luuüdist eemaldanud, kaotavad peagi kultuuris enesetaastumise võime.
Kui HSC-d kaotavad võime teha endast uusi koopiaid, on nende ainus tulevik kas eristada rakkudeks või surra.
Uue uuringu jaoks vaatas prof Mikkola ja tema meeskond, mis juhtus geenidega, kui HSC-d kaotasid laboris enese uuenemise võime.
Nad nägid, et mõned geenid lülitusid välja, kui see juhtus. Välja lülitatud geenid varieerusid vastavalt rakutüüpidele, mille HSC-d moodustasid.
Lähemal vaatlemisel genereeris meeskond täiskasvanud pluripotentsetest tüvirakkudest HSC-taolised rakud, mis ei suutnud ennast paljuneda ja jälgisid seejärel nende geeniaktiivsust.
See katse näitas, et HSC-de enese uuenemisvõime ja aktiivsuse vahel oli tugev seos MLLT3 geen.
Aktiivne MLLT3 on vajalik tingimus
Tundub, et kõrge väljendus MLLT3 tagab rohkesti oma valke, mis kannab HSC-de enesetaastumiseks vajalikke juhiseid.
Valk aitab HSC masinatel tööd jätkata, samal ajal kui rakk teeb endast koopia.
Edasised katsed näitasid, et toimeaine sisestamine MLLT3 geen HSC-de tuumasse laborikultuuris suurendas nende isereplikatsiooni võimet 12 korda.
"Kui me mõtleme patsiendi raviks vajalikele vere tüvirakkudele, on see märkimisväärne arv."
Prof Hanna K. A. Mikkola
Teistes uuringutes, mis on püüdnud HSC-sid kultuuris ennast uuendada, on kasutatud väikseid molekule. Prof Mikkola ja tema meeskond kogesid selle lähenemisega probleeme.
Nad leidsid, et rakud ei suutnud säilitada MLLT3 valgu taset ja nad ei töötanud hästi, kui meeskond siirdas need hiirtele.
Kahe meetodi ühendamine
Meeskond leidis, et väikemolekulimeetodi kombineerimine MLLT3 geeni aktiveerimine tekitas HSC-d, mis integreerusid hiirte korral korralikult luuüdisse.
Need HSC-d tootsid ka kõiki õigeid vererakutüüpe ja säilitasid võime ennast uuendada.
Teadlaste mure siirdatavate HSC-de tootmise pärast laboris on nende organismi õige toimimise tagamine.
HSC-d peavad suutma õiges tempos ise paljuneda ja nad ei tohi omandada mutatsioone, mis võivad põhjustada selliseid haigusi nagu leukeemia.
Näib, et MLLT3 valgu stabiilse taseme tagamine vastab neile nõuetele.
Teadlased töötavad nüüd manipuleerimise meetodite kallal MLLT3 turvalisemalt ja kergemini.
