Tüvirakkude uimastamine uue luukoe moodustamiseks
Uued uuringud on tuvastanud võimaliku viisi manipuleerida teatud tüvirakkudega uue luukoe genereerimiseks. Selle uurimise tulemused võivad oluliselt parandada skeletivigastustega inimeste või selliste haiguste nagu osteoporoos tulemusi.
Tüvirakud on diferentseerumata rakud, millel on potentsiaal spetsialiseeruda ja täita mis tahes funktsiooni.
Paljud hiljutised uuringud on keskendunud sellele, kuidas kõige paremini kasutada tüvirakke terapeutilistel eesmärkidel. Teadlasi huvitab eriti see, kuidas nendega manipuleerida, et luua uus kude, mis suudaks edukalt asendada kahjustatud rakukomplektid või need, mis ei tööta enam.
Baltimore'is asuva Johns Hopkinsi ülikooli meditsiinikooli uues uuringus on dr Aaron James ja tema meeskond uurinud mehhanisme, mis võimaldavad teatud tüüpi tüvirakkudel, mida nimetatakse perivaskulaarseteks tüvirakkudeks, moodustada uusi luukoe.
Need tüvirakud kipuvad muutuma kas rasv- või luukoeks. Tänaseks on olnud ebaselge, mis nende saatuse täpselt määrab.
„Meie luudel on piiratud tüvirakkude kogum, millest uue luu loomiseks ammutada. Kui suudaksime neid rakke luurakkude saatuse poole pöörata ja rasvast eemal olla, oleks see suur edasiminek meie võimes edendada luude tervist ja paranemist. "
Dr Aaron James
Uurijad viisid oma uuringud läbi nii rotimudelis kui ka inimese rakukultuurides ning teatavad oma avastustest ajakirjas Teaduslikud aruanded.
Valk, mis juhib rakkude saatust
Varasemad uuringud, mille dr James viis läbi, on näidanud, et konkreetne signaalvalk nimega WISP-1 juhib tõenäoliselt perivaskulaarsete tüvirakkude saatust, öeldes neile, kas nad moodustavad rasva või luukoe.
Praeguses uuringus püüdsid teadlased tõestada WISP-1 rolli tüvirakkude saatuse määramisel, modifitseerides inimese tüvirakkude komplekti geneetiliselt, et takistada neil selle valgu tootmist.
Kui nad võrdlesid geenide aktiivsust konstrueeritud tüvirakkudes geenide aktiivsusega rakkudes, mis endiselt tootsid WISP-1, kinnitasid teadlased, et valgul oli oluline roll. Rakkudes, kus ei olnud WISP-1, oli nelja rasva moodustumise eest vastutava geeni aktiivsus 50–200 protsenti kõrgem kui neil, kes jätkasid WISP-1 tootmist.
See näitas ka, et selle signaalvalgu õige annus võib ajendada tüvirakke moodustama rasvkoe asemel luukoe.
Ootuspäraselt märkasid teadlased WISP-1 tootmise suurendamiseks tüvirakke, et kolm luukoe kasvu stimuleerivat geeni muutusid kaks korda aktiivsemaks kui signaalvalgu normaalse tasemega tüvirakkudes.
Samal ajal oli rasvkoe kasvu stimuleerivate geenide - näiteks peroksisoomi proliferatsiooniga aktiveeritud retseptori gamma (PPARG) - aktiivsus WISP-1 võimendusega tüvirakkudes 42 protsenti madalam ja see langus toimus geenid, mis määravad luukoe kasvu.
Tüvirakkude sekkumine näitab lubadust
Uuringu järgmises etapis kasutasid teadlased rottide mudelit, et teha kindlaks, kas WISP-1 võib parandada luude paranemist seljaaju sulandumisel - seda tüüpi meditsiiniline sekkumine, mis nõuab kahe või enama selgroolüli (selgrooluud) ühendamist ühe luu moodustamiseks.
Seljaaju sulandumise terapeutiline kasutamine on seljavalu või selgroo stabiilsuse parandamine selgroogu mõjutavate erinevate seisundite, näiteks skolioosi korral.
Tavaliselt "nõuab selline protseduur tohutul hulgal uusi luurakke," selgitab dr James. "Kui saaksime suunata luurakkude loomist sulandumiskohas, aitaksime patsientidel kiiremini taastuda ja vähendada tüsistuste riski," märgib ta.
Praeguses uuringus süstisid teadlased rottidele inimese tüvirakke, millel oli aktiivne WISP-1. Nad tegid seda selgroolülide vahel, mis pidid sulandumisprotseduuri osana liituma.
Nelja nädala pärast leidis dr James ja tema meeskond, et loomadel oli seljakoes endiselt kõrge WISP-1 sisaldus. Veelgi enam, uus luukoe oli juba moodustumas õigetes kohtades, mis võimaldas selgroolüli "keevitada".
Seevastu sama kirurgilise sekkumise saanud, kuid ilma WISP-1 võimenduseta rottidel ei esinenud sel samal perioodil ühtegi selgroolüli sulandumist.
"Loodame, et meie leiud edendavad rakuteraapiate väljatöötamist, et soodustada luukoe moodustumist pärast selliseid operatsioone ning teiste luustikukahjustuste ja haiguste, näiteks luumurdude ja osteoporoosi," kuulutab dr James.
Tulevikus püüab uurimisrühm välja selgitada, kas WISP-1 taseme vähendamine tüvirakkudes võib viia nende moodustumiseni rasvkoes, mis võib aidata kaasa haavade kiiremale paranemisele.
