Erweiterung von Blutstammzellen für die Knochenmarktransplantation - Neue Methode entwickelt

Wissenschaftler des Weill Cornell Medical College glauben, dass sie die Expansion von adulten hämatopoetischen Stammzellen (HSCs) außerhalb des menschlichen Körpers für medizinische Zwecke in der Knochenmarktransplantation gelöst haben - ein wichtiger Schritt, um genügend Stammzellen produzieren zu können Blutsystem.
Die Forscher, in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern von Memorial-Sloan Kettering Cancer Center, beschrieben in der Zeitschrift Blut wie sie ein Protein entwickelten, um adulte HSCs zu expandieren, wenn sie aus dem Knochenmark eines Spenders entnommen wurden. Das Protein hält die expandierten HSCs in einem stängelartigen Zustand und verhindert, dass sie sich in spezialisierte Blutzellen differenzieren, bevor sie in das Knochenmark des Empfängerpatienten transplantiert werden.
Die Suche nach kompatiblen Markspendern ist eine Herausforderung, und selbst wenn eine "Übereinstimmung" gefunden wird, bedeutet das Ernten von genügend Knochenmarkzellen, die für eine Transplantation unter Verwendung derzeitiger Methoden erforderlich sind, normalerweise zusätzliche Erntungsdurchgänge, um Blutstammzellen zu mobilisieren.
Durch die Erweiterung von gesunden HSCs im Labor müssen nicht so viele Stammzellen von Spendern geerntet werden. Außerdem könnten Blutstammzellen für Erwachsene für zukünftige Erweiterungen und Anwendungen eingefroren und gelagert werden - etwas, das mit der derzeitigen Technologie nicht möglich ist.
Dr. Pengbo Zhou, Professor für Pathologie und Labormedizin bei Weill Cornell, sagte:

"Unsere Arbeit zeigt, dass wir eine große technische Hürde bei der Expansion erwachsener Blutstammzellen überwinden können, die es erstmals ermöglicht, sie im industriellen Maßstab herzustellen."

Dr. Zhou sagt das Knochenmarkbanken können eines Tages neben Blutbanken platziert werden, wenn diese neueste Technologie zukünftige Tests besteht.
Dr. Zhou sagt: "Das unmittelbare Ziel ist es für uns zu sehen, ob wir weniger Blutstammzellen von einem Spender nehmen und für die Transplantation erweitern können. Auf diese Weise können mehr Menschen eher spenden. Wenn viele Menschen spenden, können wir schreiben Die Zellen, bevor wir sie einfrieren und bankieren, so dass wir alle Immuneigenschaften kennen werden Die Hoffnung ist, dass wenn ein Patient eine Knochenmarktransplantation benötigt, um Krebs oder eine andere Krankheit zu behandeln, können wir die passenden Zellen finden, erweitern und verwenden Sie."
Die Wissenschaftler glauben, dass mehr Menschen eventuell ihr eigenes Knochenmark für eine mögliche zukünftige Verwendung speichern könnten. Die eigenen Blutstammzellen sind die beste Behandlung für die meisten Blutkrebsarten; Sie können auch verwendet werden, um Alterung zu verlangsamen, und einige andere nützliche Zwecke.

Ein Scrambled Destruction Signal

Hämatopoetische Stammzellen (HSCs), die sich im Knochenmark befinden, können zu jeder Art von Blutzellen werden, einschließlich jeder Art von Immunzellen.
Für Patienten mit Blutkrebs, die durch abnormale Blutzellen verursacht werden, umfasst eine Behandlungsoption das Entfernen des ungesunden Knochenmarks und das Verpflanzen gesunder Blutstammzellen von einem Spender. Wenn Anti-Krebstherapien das Blut eines Krebspatienten schädigen, benötigen sie möglicherweise eine Knochenmarkstransplantation. Immunschwächekrankheiten und andere Erkrankungen können auch mit Knochenmarktransplantationen behandelt werden.
Knochenmarkspende ist manchmal ein mühsamer und schmerzhafter Prozess. Das Mark wird mit einer Nadel aus einem großen Knochen in Vollnarkose extrahiert. Die Bereitstellung von genügend Stammzellen für die Empfänger kann auch mehrere Sitzungen der Knochenmarkextraktion erfordern.

Wissenschaftler haben versucht, HSCs für ein paar Jahre zu erweitern. Sie haben sich auf den Transkriptionsfaktor HOXB4 konzentriert, der HSCs ermutigt, Kopien von sich selbst zu machen. Dr. Zhou sagte "Je mehr HOXB4-Protein in Stammzellen vorhanden ist, desto mehr werden sie sich selbst erneuern und ihre Population erweitern."
Alle bisherigen Studien sind jedoch aufgrund ihrer Anwendbarkeit gescheitert. HSCs sind hartnäckig resistent gegen Gentransfer. Bis jetzt war das effizienteste Mittel, um therapeutische Gene in HSCs im Labor zu liefern, mit Viren-basierten Vehikeln.
Die Wissenschaftler nutzten ein Virus als Vehikel, um Patienten mit SCID (schwere kombinierte Immunschwächekrankheit) ein therapeutisches Gen zu verabreichen, um ihr Immunsystem wiederherzustellen. Vier Kinder entwickelten jedoch behandlungsbedingte Leukämie, weil es unmöglich war, zu kontrollieren, wo sich das Virus im Genom selbst einfügt. Oft dringt das Virus in das Genom an den Hotspots ein, die Tumorsuppressorgene entweder inaktivieren oder Onkogene aktivieren.
Andere Wissenschaftler haben gezeigt, dass die direkte Insertion von HOXB4-Protein in extrahierte Knochenmarkstammzellen möglich ist. Dr. Zhou sagte: "Aber die Halbwertszeit des natürlichen Proteins ist sehr kurz - etwa eine Stunde. Das bedeutet also, dass diese HOXB4-Proteine ??ständig erweitert werden müssen, um die Blutstammzellen zu erweitern. Weil die Proteine ??es sind sehr kostspielig, ist dieser Prozess sowohl teuer als auch unpraktisch. "

Das Unterscheiden kann nur beginnen, wenn HOXB4 abgebaut ist

In dieser neuesten Studie haben Dr. Zhou, Dr. Malcolm und das Team einen anderen Ansatz gewählt. Sie begannen zu bestimmen, warum HOXB4-Protein in HSCs nicht langanhaltend ist, sobald diese Zellen aus der schützenden Stammzellennische entfernt werden, in die sie sich ruhig einnisten. Sie fanden heraus, dass es für die Stammzellen notwendig ist, auf HOXB4 zu zielen für den Abbau. "Unterscheiden" bedeutet, sich zu verschiedenen Arten von erwachsenen Blutzellen zu entwickeln (zu reifen).
Dr. Zhou sagte: "HOXB4 verhindert, dass sich Blutstammzellen differenzieren, und ermöglicht ihnen gleichzeitig, sich zu erneuern."

CUL4, ein anderes Protein, wird auf HOXB4 markiert, wenn das letztere Protein durch den Proteinzerstörungsapparat der Zelle zur Zerstörung bestimmt ist, fanden die Wissenschaftler heraus. Das Team entdeckte, dass CUL4 eine Reihe von vier Aminosäuren auf dem Protein "sieht" (es erkennt das Protein auf diese Weise). Dr. Zhou erklärte, dass HOXB4 ein Vernichtungssignal enthält, das CUL4 identifiziert und auf das es einwirkt.
Zhou und Team synthetisierten ein HOXB4-Protein mit einem zerstörten Destruktionssignal.Mit der Verwendung bestimmter Bakterien produzierten sie große Mengen an HOXB4 und brachten es dann in menschliche Blutstammzellen im Labor.
Dr. Zhou sagte:

"Wenn Sie das CUL4-Degradationssignal maskieren, dehnt sich die Halbwertszeit von HOXB4 um bis zu 10 Stunden aus. Der entwickelte HOXB4 hat seine Aufgabe erfüllt, die Stammzellen zu expandieren, während alle Stammzellen intakt bleiben zeigten, dass die transplantierten gentechnisch veränderten humanen Stammzellen ihre Stammzell-ähnlichen Eigenschaften im Maus-Knochenmark behalten können. "

Um genügend Blutstammzellen herzustellen, die für eine Patiententransplantation und für das Bankwesen benötigt werden, beinhaltet die Verabreichung von Protein HOXB4 alle 10 Stunden oder so, erklärten die Wissenschaftler.
Dr. Zhou fügte hinzu: "Dies ist das ultimative Ziel für das, was wir erreichen wollen. Es gibt wahrscheinlich viele Hindernisse, um unsere Ziele zu erreichen, aber wir scheinen Möglichkeiten gefunden zu haben, mit einer großen Hürde der Expansion von adulten hämatopoetischen Stammzellen umzugehen."
Geschrieben von Christian Nordqvist