Наша кровь вырабатывается кроветворными (гематопоэтическими) стволовыми клетками (HSC) в костном мозге. Вместе с клетками ткани костного мозга эти HSC образуют микросреду, известную как ниша. Пока организм здоров, ГСК остаются в «дежурном» режиме. Но если, например, несчастный случай приводит к значительной кровопотере или защита от патогена требует большего количества клеток крови в ходе инфекции, стволовые клетки активируются.
В ответ вся система образования клеток крови переключается из режима ожидания в состояние готовности. Активированные стволовые клетки генерируют новые клетки крови любого типа, чтобы противодействовать кровопотере или бороться с патогеном.
В то же время самообновление поддерживает пополнение пула стволовых клеток.Это переключение сопровождается сложным процессом коммуникации между стволовыми и тканевыми клетками — областью, которая ранее не исследовалась как следует. «В нашем исследовании мы намеревались установить, какие тканевые сигналы важны для поддержания и функционирования стволовых клеток, и какие сигналы HSC влияют на микросреду», — объясняет профессор Роберт Остендорп из университетской больницы TUM, Klinikum rechts der Isar, где он работает. III. Медицинская клиника под руководством профессора Кристиана Пешеля.
Вместе с членами команды доктором Рузанной Иштванфи и доктором Байбой Вильне Остендорп использовал смешанные культуры тканей и стволовых клеток, чтобы исследовать, как взаимодействуют два типа клеток.Тканевые клетки запускают обновление стволовых клеток
Чтобы разгадать сложную карту сигнальных путей, ученые использовали свои собственные выводы из анализа факторов, регулируемых вверх или вниз во взаимодействии между тканью и стволовыми клетками, связав их с сигнальными путями, описанными в существующей литературе. Затем они объединили эту информацию в компьютерной модели биоинформатики. Чтобы достичь этого, исследователи сотрудничали с группой под руководством профессора Ханса-Вернера Мьюеса, профессора геномно-ориентированной биоинформатики ТУМ.
Наконец, команда провела обширные клеточные эксперименты, чтобы подтвердить компьютерную модель сигнального пути.«Результат был действительно очень интересным: вся система работает в режиме обратной связи», — говорит Остендорп. Подводя итоги, он продолжает: «В режиме тревоги стволовые клетки сначала влияют на поведение клеток ткани, которые, в свою очередь, влияют на стволовые клетки, запуская этап самообновления».
Важные последствия также для лечения лейкемииВыводы команды рисуют четкую картину: в режиме тревоги стволовые клетки испускают сигнальные вещества, которые, в свою очередь, побуждают клетки ткани высвобождать мессенджер фактора роста соединительной ткани (CTGF).
Это важно для поддержания стволовых клеток за счет самообновления. В отсутствие CTGF стволовые клетки стареют и не могут пополняться.
«Наши результаты могут оказаться важными при лечении лейкемии. В этом состоянии стволовые клетки гиперактивны, и их деление не контролируется», — описывает Остендорп. «Лейкозные клетки крови находятся в постоянном состоянии готовности, поэтому мы ожидаем аналогичного взаимодействия с клетками тканей».
Однако до настоящего времени основное внимание здесь уделялось стволовым клеткам как фактическому источнику дефекта. «Учитывая то, что мы знаем сейчас о петлях обратной связи, было бы важно интегрировать окружающие клетки в терапевтические подходы, поскольку они оказывают сильное влияние на деление стволовых клеток», — подтверждает ученый.