Τα «Coaxing» βλαστικά κύτταρα σχηματίζουν νέο ιστό των οστών
Νέα έρευνα έχει εντοπίσει έναν πιθανό τρόπο χειρισμού ορισμένων βλαστικών κυττάρων για τη δημιουργία νέου οστικού ιστού. Τα αποτελέσματα αυτής της έρευνας θα μπορούσαν να βελτιώσουν σε μεγάλο βαθμό το αποτέλεσμα για άτομα με σκελετικούς τραυματισμούς ή καταστάσεις όπως η οστεοπόρωση.
Τα βλαστικά κύτταρα είναι αδιαφοροποίητα κύτταρα που έχουν τη δυνατότητα να ειδικεύονται και να αναλαμβάνουν οποιαδήποτε λειτουργία.
Πολύ πρόσφατη έρευνα επικεντρώθηκε στον καλύτερο τρόπο χρήσης βλαστικών κυττάρων για θεραπευτικούς σκοπούς. Οι ερευνητές ενδιαφέρονται ιδιαίτερα για το πώς να τους χειριστούν για να δημιουργήσουν νέο ιστό που μπορεί να αντικαταστήσει επιτυχώς τα κατεστραμμένα σύνολα κυττάρων ή εκείνα που δεν είναι πλέον λειτουργικά.
Σε μια νέα μελέτη από την Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου Johns Hopkins στη Βαλτιμόρη, ο Δρ. Aaron James και η ομάδα του εξέτασαν τους μηχανισμούς που επιτρέπουν σε ορισμένους τύπους βλαστικών κυττάρων, οι οποίοι είναι γνωστοί ως «περιαγγειακά βλαστικά κύτταρα», να σχηματίσουν νέα οστικός ιστός.
Αυτά τα βλαστικά κύτταρα τείνουν να μετατραπούν είτε σε λιπώδη ιστό είτε σε οστικό ιστό. Μέχρι σήμερα, δεν είναι σαφές τι, ακριβώς, καθορίζει τη μοίρα τους.
«Τα οστά μας έχουν μια περιορισμένη ομάδα βλαστικών κυττάρων για να αντλήσουν για να δημιουργήσουν νέο οστό. Αν μπορούσαμε να πείσουμε αυτά τα κύτταρα προς μια μοίρα των οστών και μακριά από το λίπος, θα ήταν μια μεγάλη πρόοδος στην ικανότητά μας να προωθούμε την υγεία και την επούλωση των οστών. "
Δρ Aaron James
Οι ερευνητές διεξήγαγαν την έρευνά τους σε μοντέλο αρουραίου καθώς και σε καλλιέργειες ανθρώπινων κυττάρων και ανέφεραν τα ευρήματά τους στο περιοδικό Επιστημονικές εκθέσεις.
Η πρωτεΐνη που οδηγεί την κυτταρική μοίρα
Προηγούμενες μελέτες που διενήργησε ο Δρ. Τζέιμς έδειξαν ότι μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη σηματοδότησης που ονομάζεται WISP-1 είναι πιθανό να οδηγήσει τη μοίρα των περιαγγειακών βλαστικών κυττάρων, λέγοντάς τους εάν θα σχηματίσουν λίπος ή οστικό ιστό.
Στην τρέχουσα μελέτη, οι ερευνητές προσπάθησαν να αποδείξουν το ρόλο του WISP-1 στον προσδιορισμό της μοίρας των βλαστικών κυττάρων τροποποιώντας γενετικά ένα σύνολο ανθρώπινων βλαστικών κυττάρων για να τους εμποδίσουν να παράγουν αυτήν την πρωτεΐνη.
Όταν συνέκριναν τη γονιδιακή δραστηριότητα στα κατασκευασμένα βλαστικά κύτταρα με τη γονιδιακή δραστηριότητα σε κύτταρα που παρήγαγαν ακόμη WISP-1, οι ερευνητές επιβεβαίωσαν ότι η πρωτεΐνη έπαιξε σημαντικό ρόλο. Στα κύτταρα χωρίς WISP-1, τέσσερα από τα γονίδια που είναι υπεύθυνα για το σχηματισμό λίπους είχαν 50-200% υψηλότερο επίπεδο δραστηριότητας από ό, τι στα κύτταρα που συνέχιζαν να παράγουν WISP-1.
Αυτό έδειξε επίσης ότι η σωστή δοσολογία αυτής της σηματοδοτικής πρωτεΐνης θα μπορούσε να οδηγήσει τα βλαστικά κύτταρα να σχηματίσουν οστό ιστό αντί για λιπώδη ιστό.
Όπως ήταν αναμενόμενο, όταν οι ερευνητές τροποποίησαν τότε τα βλαστικά κύτταρα για να αυξήσουν την παραγωγή WISP-1, παρατήρησαν ότι τρία από τα γονίδια που διεγείρουν την ανάπτυξη των οστών των ιστών έγιναν διπλάσια ενεργά σε σύγκριση με αυτά των βλαστοκυττάρων με φυσιολογικά επίπεδα της πρωτεΐνης σηματοδότησης.
Ταυτόχρονα, η δραστηριότητα των γονιδίων που διεγείρουν την ανάπτυξη λιπώδους ιστού - όπως το γάμμα υποδοχέα ενεργοποιημένο με πολλαπλασιαστή υπεροξεισώματος (PPARG) - ήταν 42% χαμηλότερα στα βλαστικά κύτταρα με ώθηση WISP-1 και αυτή η μείωση σημειώθηκε υπέρ γονίδια που καθορίζουν την ανάπτυξη των οστών.
Η επέμβαση στα βλαστικά κύτταρα δείχνει υπόσχεση
Στο επόμενο στάδιο της μελέτης, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν ένα μοντέλο αρουραίου για να προσδιορίσουν εάν το WISP-1 θα μπορούσε να ενισχύσει την επούλωση των οστών στη σπονδυλική σύντηξη, έναν τύπο ιατρικής παρέμβασης που απαιτεί την ένωση δύο ή περισσότερων σπονδύλων (οστά της σπονδυλικής στήλης) για να σχηματίσουν ένα μόνο οστό.
Η θεραπευτική χρήση της σπονδυλικής σύντηξης είναι να βελτιώσει τον πόνο στην πλάτη ή τη σταθερότητα της σπονδυλικής στήλης στο πλαίσιο διαφόρων καταστάσεων που επηρεάζουν τη σπονδυλική στήλη, όπως η σκολίωση.
Συνήθως, «Μια τέτοια διαδικασία απαιτεί μια τεράστια ποσότητα νέων οστών κυττάρων», εξηγεί ο Δρ Τζέιμς. «Εάν μπορούσαμε να κατευθύνουμε τη δημιουργία οστών κυττάρων στο σημείο της σύντηξης, θα μπορούσαμε να βοηθήσουμε τους ασθενείς να ανακάμψουν πιο γρήγορα και να μειώσουν τον κίνδυνο επιπλοκών», σημειώνει.
Στην τρέχουσα μελέτη, οι ερευνητές ένεσαν ανθρώπινα βλαστικά κύτταρα που είχαν ενεργό WISP-1 σε αρουραίους. Το έκαναν μεταξύ των σπονδύλων που επρόκειτο να ενωθούν ως μέρος της διαδικασίας σύντηξης.
Μετά από 4 εβδομάδες, ο Δρ Τζέιμς και η ομάδα του διαπίστωσαν ότι τα ζώα εμφάνισαν ακόμη υψηλά επίπεδα WISP-1 στον νωτιαίο ιστό τους. Επιπλέον, νέος οστικός ιστός είχε ήδη σχηματιστεί στα σωστά μέρη, επιτρέποντας στους σπονδύλους να «συγκολληθούν».
Αντίθετα, αρουραίοι που είχαν λάβει την ίδια χειρουργική επέμβαση αλλά χωρίς την ενίσχυση WISP-1 δεν παρουσίασαν σπονδυλική σύντηξη κατά την ίδια περίοδο.
«Ελπίζουμε ότι τα ευρήματά μας θα προωθήσουν την ανάπτυξη κυτταρικών θεραπειών για την προώθηση του σχηματισμού οστών μετά από χειρουργικές επεμβάσεις όπως αυτή και για άλλους σκελετικούς τραυματισμούς και ασθένειες, όπως σπασμένα οστά και οστεοπόρωση», δηλώνει ο Δρ. James.
Στο μέλλον, η ερευνητική ομάδα στοχεύει επίσης να ανακαλύψει εάν η μείωση των επιπέδων WISP-1 στα βλαστικά κύτταρα θα μπορούσε να τους οδηγήσει να σχηματίσουν λιπώδη ιστό, ο οποίος θα μπορούσε να συμβάλει στην ταχύτερη επούλωση των πληγών.
