Descoperirea si caracterizarea celulelor stem hematopoietice a necesitat zeci de ani de cercetare. Identificarea maduvei osoase adulte ca sursa de celule hematopoietice capabile sa protejeze un organism de iradierea altfel letala a condus la cautarea intensa a identitatii si a caracteristicilor acestora.
Folosind teste functionale impreuna cu tehnici in evolutie pentru izolarea celulelor hematopoietice, populatiile de celule stem hematopoietice au putut fi imbogatite si caracteristicile lor au putut fi analizate. Caracteristicile cheie ale celulelor stem hematopoietice ale pluripotentialitatii si capacitatea de auto-reinnoire au aparut drept caracteristici ale mai multor populatii de celule stem hematopoietice, inclusiv cele care au contestat conceptele conventionale ale ierarhiei hematopoietice.
Terapia cu celule stem alogene umane se bazeaza pe aceste caracteristici functionale ale celulelor stem hematopoietice care pot fi izolate din sangele periferic, maduva osoasa sau sangele din cordonul ombilical, cu cerinta suplimentara ca barierele imunologice sa fie depasite pentru a permite grefarea sustinuta, reducand in acelasi timp riscul de boala grefa-contra-gazda care se poate dezvolta la primitorul celulelor stem transplantate.
Cercetarile actuale si viitoare se concentreaza pe identificarea regulatorilor si a metodelor pentru manipularea celulelor stem in vitro si in vivo, inclusiv editarea genomului, pentru a extinde domeniul de aplicare, potentialul si siguranta terapiei folosind celule stem hematopoietice.
Celulele stem pentru transplanturi pot proveni de la pacient sau de la un donator
Un transplant de maduva osoasa este un tratament medical care inlocuieste maduva osoasa cu celule sanatoase. Celulele de inlocuire pot proveni fie din propriul corp al pacientului, fie de la un donator. Un transplant de maduva osoasa se mai numeste si transplant de celule stem sau, mai precis, transplant de celule stem hematopoietice.
Transplantul poate fi utilizat pentru a trata anumite tipuri de cancer, cum ar fi leucemia, mielomul si limfomul, precum si alte boli ale sangelui si ale sistemului imunitar care afecteaza maduva osoasa. Cele doua tipuri principale de transplant sunt cel autolog si cel alogen.
Celulele stem pentru un transplant autolog provin din propriul corp. Uneori, cancerul este tratat cu o doza mare de chimioterapie intensiva sau tratament cu radioterapie. Acest tip de tratament poate afecta celulele stem si sistemul imunitar. De aceea, medicii indeparteaza sau salveaza celulele stem din sange sau din maduva osoasa inainte de inceperea tratamentului pentru cancer. Dupa chimioterapie, celulele stem sunt returnate in corp, restabilind sistemul imunitar si capacitatea corpului de a produce celule sangvine si de a lupta impotriva infectiilor. Acest proces se mai numeste si salvare de celule stem.
Celulele stem pentru un transplant alogen provin de la o alta persoana, numita donator. Celulele stem ale donatorului sunt date pacientului dupa ce pacientul primeste chimioterapie si/sau radioterapie. Gasirea unui donator potrivit este un pas necesar pentru un transplant de acest tip. Donatorul trebuie sa fie sanatos, iar proteinele din sange, numite antigene leucocitare umane (HLA), trebuie sa se potriveasca indeaproape cu ale pacientului.
Fratii sunt adesea cei mai buni donatori, dar si un alt membru al familiei sau un voluntar neinrudit pot fi. Daca proteinele donatorului se potrivesc indeaproape cu ale pacientului, este mai putin probabil sa apara acel efect secundar grav numit boala grefa-contra-gazda. In aceasta stare, celulele sanatoase transplante ataca celulelele pacientului.
In transplanturile de maduva osoasa, celulele stem hematopoietice sunt infuzate intravenos pentru a restabili productia de sange la pacientii a caror maduva osoasa sau sistem imunitar sunt deteriorate. Cu toate acestea, celulele stem de la donatori nu sunt intotdeauna disponibile pentru pacientii care au nevoie de ele.
Celule stem de inalta calitate pot fi pastrate in cultura pentru mult timp
Oamenii de stiinta spun ca, chiar si pentru pacientii care primesc terapii cu celule stem, transplantul mai multor celule produce mai putine complicatii si creste sansele de succes global. In timp ce alti cercetatori au incercat sa cultive celule stem hematopoietice recreand mediul maduvei osoase intr-un vas, o echipa de la Universitatea California - San Diego a incercat sa afle intr-un studiu¹ ce mecanism intern face ca celulele sa fie de la inceput nesanatoase si cum s-ar putea remedia acest proces in mod direct.
Savantii au descoperit ca in mediul strain al vasului de cultura, celulele stem incep sa produca proteine in exces, provocand stres extrem. Starea de stres activeaza raspunsul la soc termic, o cale de reducere a stresului foarte conservata, reglata de factorul de soc termic 1 (HSF1). Cercetatorii au identificat doua molecule mici diferite care super-activeaza gena HSF1. Prin adaugarea acestora la cultura, activitatea imbunatatita a caii socului termic a ajutat la reechilibrarea starii de echilibru sau homeostazie a celulelor.
Astfel, spun autorii studiului, se pot pastra celule stem de inalta calitate in cultura pe o perioada prelungita de timp; speranta lor este ca aceasta calitate crescuta a celulelor va duce la rezultate clinice imbunatatite.
Recuperarea homeostazei proteinelor prin activarea sporita a HSF1 a fost demonstrata atat in celulele stem hematopoietice provenite de la soareci, cat si in cele umane. Potrivit investigatorilor, urmatorul pas este de a testa modul in care aceste molecule mici influenteaza rezultatul celulelor stem umane in sistemele de transplant.
Cercetatorii au descoperit ca aceasta cale a socului termic nu este importanta doar intr-un vas de cultura, ci mentine si celulele stem sanatoase in maduva osoasa nativa in timpul imbatranirii. In timp ce HSF1 este inactiv in celulele stem ale adultilor tineri, este activat la adultii de varsta a doua si a treia.
HSF1 este activat in timpul imbatranirii pentru a mentine celulele stem in forma, spun oamenii de stiinta. Daunele proteice afecteaza celulele stem in timpul imbatranirii si probabil contribuie la perturbarea productiei de sange si celule imunitare la persoanele in varsta. Concluzia cercetatorilor este ca super-activarea HSF1 ar putea fi utilizata in cele din urma pentru a imbunatati functia celulelor stem si a tesuturilor in timpul imbatranirii, pentru a preveni tulburarile de sange si pentru a creste imunitatea la adultii in varsta.