Путеводитель по костному мозгу
При трансплантации костного мозга пациенту вводят стволовые клетки, которые перемещаются в костный мозг, где они начинают производить новые, нормальные клетки крови. Однако многие трансплантаты терпят неудачу, потому что слишком мало стволовых клеток попадает из кровотока в костный мозг. Им не хватает специфической молекулы на клеточной поверхности, которая подходит как замок к ключу к сигнальной молекуле в костном мозге. Команда под руководством Dr. Цве Лапидот из отдела иммунологии Института Вейцмана удалось объяснить важные элементы миграции стволовых клеток из кровотока в костный мозг (Science, 5 февраля 1999 г.). Кроме того, ученым удалось значительно увеличить долю стволовых клеток, которые в конечном итоге достигли костного мозга. Исследование проводилось на мышах с ослабленной иммунной системой, которым трансплантировали стволовые клетки человека.
«В будущем этот подход может повысить вероятность успеха трансплантации костного мозга у людей», - говорит доктор. лапидот. Он провел исследование со своими товарищами по команде в сотрудничестве с профессором Дов Зипори из отдела молекулярно-клеточной биологии.
Сотни миллионов клеток крови созревают каждый день в костном мозге, как эритроцитов, так и белых, которые защищают наш организм от инфекций как часть иммунной системы. Трансплантация костного мозга часто является крайней мерой для больных лейкемией и другими злокачественными заболеваниями крови. Перед трансплантацией клетки костного мозга разрушаются. После этого здоровые клетки переносят внутривенно прямо в кровоток пациента в надежде, что они достигнут внутренней части кости и произведут там нормальный костный мозг.
Теперь ученые из Института Вейцмана обнаружили, что только стволовые клетки человека, оснащенные специфическим рецептором, так называемым CXCR4, действительно достигли костного мозга подопытных мышей. Этот рецептор позволяет стволовым клеткам мигрировать к специальной сигнальной молекуле под названием SDF-1, которая высвобождается клетками костного мозга. Этот молекулярный звонящий направляет стволовые клетки человека через стенки кровеносных сосудов в крошечные полости костного мозга.
Однако исследователи обнаружили, что только небольшое количество стволовых клеток человека имеет рецептор CXCR4 на своей поверхности, что объясняет, почему так мало стволовых клеток попадает в костный мозг при трансплантации - у пациентов обычно остается около 10 процент от количества стволовых клеток, которые есть у здорового человека. В прошлом такая низкая скорость передачи была связана со слишком быстрой дифференцировкой стволовых клеток. Согласно этой теории, как только стволовые клетки достигли полости костного мозга, они исчезли, потому что вместо того, чтобы обновляться, они быстро созревали в различные типы клеток крови. Однако новое исследование предполагает, что стволовые клетки также могут исчезать, потому что у них отсутствует рецептор CXCR4, и поэтому они не могут достичь костного мозга..
Исследователи также смогли показать, что большинство стволовых клеток человека, которые не имеют рецептора CXCR4 на поверхности, все еще обладают способностью делать это. Обработка стволовых клеток перед трансплантацией в пробирках природными факторами роста, которые стимулировали экспрессию рецептора CXCR4, наконец, позволила клеткам участвовать в ежедневном кроветворении. В исследовании Института Вейцмана этот метод увеличил количество успешно трансплантированных функционирующих стволовых клеток человека с 25 до более чем 90 процентов.
В будущем можно было бы прогнозировать успех трансплантации костного мозга, измеряя долю стволовых клеток пациента, экспрессирующих рецептор CXCR4. Эта пропорция сильно варьируется. Кроме того, перед переносом можно предварительно отобрать те стволовые клетки, которые имеют рецептор CXCR4, или обработать стволовые клетки таким образом, чтобы как можно больше из них имели рецептор. Эти меры могли бы значительно увеличить долю стволовых клеток, трансплантированных в костный мозг пациента, и повысить вероятность успеха этого лечения. Клинические испытания метода в настоящее время рассматриваются.