Банк стволовых клеток поместится в ложке
За полувековую историю изучения стволовых клеток биологи впервые выделили «чистейшую» популяцию гемопоэтических клеток. Всего одна такая клетка может сформировать все разновидности клеток крови. Исследователи уверены, что еще чуть-чуть, и они смогут «держать стволовые клетки в ежовых рукавицах», управлять регенеративным потенциалом клеток и поместить банк пуповинной крови в одну столовую ложку.
Какие клетки нужны медикам
Все клетки взрослого организма «рождаются» от одного прародителя – зиготы. Она и ее потомки первых поколений – эмбриональные тотипотентые стволовые клетки -- дают начало клеткам разных органов и тканей. Если бы у ученых были такие универсальные клетки, они смогли бы реализовать самые необычные научные задумки. Но проблема в том, что немногочисленные и недифференцированные тотипотентные (эмбриональные) стволовые клетки присутствуют лишь на ранних стадиях эмбриогенеза. По мере развития эмбриона такие клетки постепенно исчезают.
Во взрослом организме в разных количествах сохраняются плюрипотентные, мультипотентные и унипотентные стволовые клетки. Первые могут дать начало большинству клеточных линий. Мультипотентные – более специализированные, поэтому они подойдут не для каждого органа или ткани. Унипотентные клетки – это стволовые клетки, которые находятся на завершающих стадиях дифференцировки. Их судьба уже определена -- они развиваются в клетки конкретных линий.
Больше всего медиков и исследователей интересуют плюрипотентные стволовые клетки. Ведь именно из них получается самый большой «ассортимент» конечной продукциии -- клеток и тканей.
Генеалогическое древо крови
Впрочем, медики хранят небольшое количество почти универсальных клеток в банках пуповинной крови. Но эти «вклады» - не «чистые». Это «коктейль» из стволовых и уже нестволовых клеток, находящихся на разных стадия дифференциации и дозревания. Значит, трансплантируя такую кровь, врачи вливают пациентам и стволовые клетки, и «балласт». Правда, балластные (дифференцированные) кровяные клетки не вредят. Напротив, они поддерживают жизнь пациента в период, когда стволовые клетки только превращаются в кровь.
«Иерархия клеток-предшественников, из которых формируются взрослые клетки крови, очень сложная, разветвленная -- похожа на дерево. У него есть корни -- самообновляющиеся гемопоэтические стволовые клетки, которые неустанно пополняют кровяное русло своими «ростками и листочками» -- форменными элементами крови», -- объясняет корреспонденту Infox.ru Джон Дик (John E.Dick) руководитель новой работы, в результате которой ученые докопались до корней генеалогического древа крови.
У здорового человека на кровяном древе ежесуточно «распускается» около трети триллиона новых «листочков». И все они родом из костного мозга, в котором концентрируются и самообновляются гемопоэтические стволовые клетки (ГСК).
Но такие клетки достаточно сложно выделить из «коктейля» пуповинной крови или костного мозга человека. «Это все равно, что попытаться найти иголку в стоге сена, -- продолжает Джон Дик, отвечая на вопросы корреспондента Infox.ru -- Чтобы поймать одну гемопоэтическую стволовую клетку – корень всего гемопоэза -- нам пришлось «отфильтровать» около двухсот тысяч клеток пуповинной крови».
Поиск универсальной клетки
Конечно, Джон Дик (John E.Dick) из Университета Торонто (University of Toronto) и его коллеги «фильтровали» клетки не через сито. Они использовали достаточно распространенный метод проточной цитометрии. «Мы очистили стволовые клетки от «балласта». Столовой ложкой таких клеток можно заменить «вклад» в банке пуповинной крови, -- объясняет Джон Дик. – Ведь там хранятся «миксы» клеток, большая часть которых уже начала специализироваться».
Биологи не просто выделили клетки, а еще и описали некоторые молекулярные особенности, которые свойственны стволовым клеткам. Они, хотя и частично, но все-таки прописали молекулярно–генетический маршрут специализации. Сейчас ученые планируют продолжить исследования и полностью нарисовать молекулярный портрет универсальности гемопоэтической стволовой клетки.
«Если нам удастся это сделать, то мы сможем управлять стволовыми клетками – можно сказать, что научимся дрессировать их, -- продолжает Джон Дик. – Понимаете, ведь важно понять, каким молекулами и генами стволовая клетка сохраняет свою первозданность, почему она полностью или частично не утрачивает свою унивесальность».
Подробнее о ходе и результатах исследования можно прочитать в статье, опубликованной в Science.