Открытие, сделанное исследовательской группой из трех человек из Медицинского колледжа имени Альберта Эйнштейна, может повысить эффективность трансплантации стволовых клеток, обычно применяемой для пациентов с раком, заболеваниями крови или аутоиммунными заболеваниями, вызванными дефектными стволовыми клетками, которые вырабатывают все различные клетки крови организма.

Результаты, полученные на мышах, были опубликованы в журнале Science в статье под названием «Регуляция пула гемопоэтических стволовых клеток с помощью трогоцитоза, связанного с c-Kit».

«Наши исследования потенциально могут улучшить успешность трансплантаций стволовых клеток и расширить их применение», — пояснил Ульрих Штайдл, доктор медицинских наук, профессор и заведующий кафедрой клеточной биологии, исполняющий обязанности директора Института исследований стволовых клеток и регенеративной медицины имени Рут Л. и Дэвида С. Готтесман, профессор кафедры миелодиспластических синдромов имени Эдварда П. Эванса в Эйнштейне и заместитель директора Комплексного онкологического центра Монтефиоре Эйнштейна (MECCC), назначенного Национальным институтом онкологии.

Соавторами статьи являются доктор Штейдл, доктор философии Бритта Уилл из Эйнштейна и доктор философии Синь Гао, бывший научный сотрудник Эйнштейна, ныне работающий в Висконсинском университете в Мадисоне.

Мобилизация стволовых клеток
Трансплантация стволовых клеток лечит заболевания, при которых гемопоэтические (кроветворные) стволовые клетки (ГСК) человека становятся раковыми (как при лейкемии или миелодиспластических синдромах ) или их слишком мало (как при недостаточности костного мозга и тяжелых аутоиммунных заболеваниях). Терапия заключается в введении пациентам здоровых ГСК, полученных от доноров.

Чтобы собрать эти HSC, донорам дают препарат, который заставляет HSC мобилизоваться или выходить из своего обычного места обитания в костном мозге и попадать в кровь, где HSC можно отделить от других клеток крови и затем трансплантировать. Однако препараты, используемые для мобилизации HSC, часто не высвобождают достаточное их количество для того, чтобы трансплантация была эффективной.

«Это нормально, когда небольшая часть ГСК покидает костный мозг и попадает в кровоток, но то, что контролирует эту мобилизацию, не совсем понятно», — сказал доктор Уилл, доцент кафедры онкологии и медицины, научный сотрудник факультета исследований рака имени Дайан и Артура Б. Белфер в Эйнштейне и соруководитель исследовательской программы по биологии стволовых клеток и рака в MECCC.

«Наше исследование представляет собой фундаментальный шаг вперед в наших знаниях и указывает на новый способ улучшения мобилизации ГСК для клинического использования».

Отслеживание трогоцитоза
Исследователи предположили, что различия в белках на поверхности ГСК могут влиять на их способность покидать костный мозг.

В исследованиях с использованием HSC, выделенных из мышей, они наблюдали, что большая часть HSC демонстрирует поверхностные белки, обычно связанные с макрофагами, типом иммунных клеток. Более того, HSC с этими поверхностными белками в основном оставались в костном мозге, в то время как те, у которых не было маркеров, легко покидали костный мозг, когда давались препараты для усиления мобилизации HSC.

Смешав ГСК с макрофагами, исследователи обнаружили, что некоторые ГСК участвуют в трогоцитозе — механизме, при котором один тип клеток извлекает мембранные фракции другого типа клеток и включает их в свои собственные мембраны.

Те ГСК, которые экспрессировали высокие уровни белка c-Kit на своей поверхности, были способны осуществлять трогоцитоз, в результате чего их мембраны пополнялись макрофагальными белками, что делало их гораздо более склонными, чем другие ГСК, оставаться в костном мозге.

Полученные данные свидетельствуют о том, что нарушение c-Kit предотвратит трогоцитоз, что приведет к мобилизации большего количества ГСК и сделает их доступными для трансплантации.

«Трогоцитоз играет роль в регуляции иммунных реакций и других клеточных систем, но это первый случай, когда кто-либо увидел, как стволовые клетки участвуют в этом процессе. Мы все еще ищем точный механизм того, как ГСК регулируют трогоцитоз», — сказал доктор Гоа, доцент кафедры патологии и лабораторной медицины в Университете Висконсин-Мэдисон, Мэдисон, штат Висконсин.

Исследователи намерены продолжить изучение этого процесса. «Наши текущие усилия будут направлены на поиск других функций трогоцитоза в ГСК, включая потенциальные роли в регенерации крови, устранении дефектных стволовых клеток и в гематологических злокачественных новообразованиях», — добавил доктор Уилл.

Исследование было начато в лаборатории покойного доктора медицины Пола С. Френетта, пионера в области исследований гемопоэтических стволовых клеток и директора-основателя Института биологии стволовых клеток и регенеративной медицины имени Рут Л. и Дэвида С. Готтесман при Эйнштейновском университете.

Другими ключевыми авторами являются Рэндалл С. Карпентер, доктор философии, и Филип Э. Буле, доктор философии, оба — ученые-постдокторанты в Эйнштейне.