„Convingerea” celulelor stem pentru a forma țesut osos nou
Noi cercetări au identificat o posibilă modalitate de manipulare a anumitor celule stem pentru a genera țesut osos nou. Rezultatele acestei investigații ar putea îmbunătăți considerabil rezultatul pentru persoanele cu leziuni scheletice sau afecțiuni precum osteoporoză.
Celulele stem sunt celule nediferențiate care au potențialul de a se specializa și de a întreprinde orice funcție.
Multe cercetări recente s-au concentrat pe modul cel mai bun de a utiliza celulele stem în scopuri terapeutice. Cercetătorii sunt deosebit de interesați de modul de manipulare a acestora pentru a crea țesut nou care poate înlocui cu succes seturile de celule deteriorate sau cele care nu mai sunt funcționale.
Într-un nou studiu realizat de Școala de Medicină a Universității Johns Hopkins din Baltimore, MD, Dr. Aaron James și echipa sa au analizat mecanismele care permit anumitor tipuri de celule stem, cunoscute sub numele de „celule stem perivasculară”, să formeze noi tesut osos.
Aceste celule stem tind să se transforme fie în țesut adipos, fie în țesut osos. Până în prezent, nu a fost clar ce anume determină soarta lor.
„Oasele noastre au un bazin limitat de celule stem din care se poate trage pentru a crea os nou. Dacă am putea convinge aceste celule spre soarta celulelor osoase și departe de grăsimi, ar fi un mare progres în capacitatea noastră de a promova sănătatea și vindecarea oaselor. ”
Dr. Aaron James
Anchetatorii și-au efectuat cercetările într-un model de șobolan, precum și în culturi de celule umane și își raportează concluziile în jurnal Rapoarte științifice.
Proteina care conduce soarta celulelor
Studiile anterioare pe care le-a efectuat Dr. James au sugerat că o anumită proteină de semnalizare numită WISP-1 este susceptibilă să conducă soarta celulelor stem perivasculară „spunându-le” dacă formează țesut adipos sau osos.
În studiul actual, cercetătorii au încercat să demonstreze rolul WISP-1 în determinarea destinului celulelor stem prin modificarea genetică a unui set de celule stem umane pentru a le opri din producerea acestei proteine.
Când au comparat activitatea genică a celulelor stem proiectate cu activitatea genică în celulele care încă produceau WISP-1, cercetătorii au confirmat că proteina a jucat un rol important. În celulele fără WISP-1, patru dintre genele responsabile de formarea grăsimilor au avut un nivel de activitate cu 50-200 la sută mai mare decât în celulele care continuă să producă WISP-1.
Acest lucru a indicat, de asemenea, că dozarea corectă a acestei proteine de semnalizare ar putea determina celulele stem să formeze țesut osos în loc de țesut adipos.
După cum era de așteptat, atunci când cercetătorii au modificat apoi celulele stem pentru a crește producția de WISP-1, au observat că trei dintre genele care stimulează creșterea țesutului osos au devenit de două ori mai active în comparație cu cele din celulele stem cu niveluri normale de proteină de semnalizare.
În același timp, activitatea genelor care a stimulat creșterea țesutului adipos - cum ar fi receptorul gamma activat cu proliferatorul peroxizomului (PPARG) - a fost cu 42% mai mică în celulele stem cu un impuls WISP-1, iar această scădere a avut loc în favoarea gene care determină creșterea țesutului osos.
Intervenția celulelor stem arată promițătoare
În etapa următoare a studiului, oamenii de știință au folosit un model de șobolan pentru a determina dacă WISP-1 ar putea stimula vindecarea oaselor în fuziunea coloanei vertebrale, un tip de intervenție medicală care necesită unirea a două sau mai multe vertebre (oasele coloanei vertebrale) pentru a forma un singur os.
Utilizarea terapeutică a fuziunii coloanei vertebrale este de a îmbunătăți durerea de spate sau stabilitatea coloanei vertebrale în contextul diferitelor afecțiuni care afectează coloana vertebrală, cum ar fi scolioza.
De obicei, „O astfel de procedură necesită o cantitate masivă de celule osoase noi”, explică dr. James. "Dacă am putea direcționa crearea celulelor osoase la locul fuziunii, am putea ajuta pacienții să se recupereze mai repede și să reducă riscul de complicații", notează el.
În studiul actual, cercetătorii au injectat celule stem umane care aveau WISP-1 activ la șobolani. Au făcut acest lucru între vertebrele care urmau să se unească ca parte a procedurii de fuziune.
După 4 săptămâni, Dr. James și echipa sa au descoperit că animalele au prezentat în continuare niveluri ridicate de WISP-1 în țesutul lor spinal. Mai mult, noul țesut osos se forma deja în locurile potrivite, permițând vertebrelor să fie „sudate”.
În schimb, șobolanii care au primit aceeași intervenție chirurgicală, dar fără creșterea WISP-1, nu au prezentat nicio fuziune vertebrală în aceeași perioadă.
"Sperăm că descoperirile noastre vor avansa dezvoltarea terapiilor celulare pentru a promova formarea osoasă după intervenții chirurgicale ca aceasta și pentru alte leziuni și boli ale scheletului, cum ar fi oasele rupte și osteoporoza", declară dr. James.
În viitor, echipa de cercetare își propune, de asemenea, să afle dacă reducerea nivelurilor de WISP-1 în celulele stem le-ar putea conduce la formarea țesutului adipos, ceea ce ar putea ajuta la promovarea vindecării mai rapide a rănilor.
