Sel induk 'Coaxing' untuk membentuk tisu tulang baru
Penyelidikan baru telah mengenal pasti cara yang mungkin untuk memanipulasi sel induk tertentu untuk menghasilkan tisu tulang baru. Hasil penyelidikan ini dapat meningkatkan hasil bagi orang yang mengalami kecederaan atau keadaan kerangka seperti osteoporosis.
Sel stem adalah sel yang tidak dapat dibezakan yang berpotensi untuk mengkhususkan dan menjalankan fungsi apa pun.
Banyak penyelidikan baru-baru ini telah menumpukan pada cara terbaik menggunakan sel induk untuk tujuan terapi. Para penyelidik sangat berminat dengan cara memanipulasinya untuk membuat tisu baru yang berjaya menggantikan set sel yang rosak atau yang tidak lagi berfungsi.
Dalam kajian baru dari Johns Hopkins University School of Medicine di Baltimore, MD, Dr. Aaron James dan pasukannya telah mengkaji mekanisme yang memungkinkan beberapa jenis sel induk, yang dikenal sebagai "sel induk perivaskular," untuk membentuk baru tisu tulang.
Sel induk ini cenderung berubah menjadi tisu lemak atau tisu tulang. Sehingga kini, belum jelas apa yang sebenarnya menentukan nasib mereka.
"Tulang kita mempunyai kumpulan sel stem yang terbatas untuk diambil untuk membuat tulang baru. Sekiranya kita dapat membujuk sel-sel ini menuju nasib sel tulang dan jauh dari lemak, itu akan menjadi kemajuan besar dalam kemampuan kita untuk mempromosikan kesihatan dan penyembuhan tulang. "
Aaron James
Para penyelidik melakukan penyelidikan mereka dalam model tikus dan juga kultur sel manusia, dan mereka melaporkan penemuan mereka di jurnal Laporan Ilmiah.
Protein yang mendorong nasib sel
Kajian sebelumnya yang dilakukan oleh Dr. James menunjukkan bahawa protein isyarat tertentu yang disebut WISP-1 cenderung mendorong nasib sel stem perivaskular dengan "memberitahu" mereka sama ada untuk membentuk tisu lemak atau tulang.
Dalam kajian semasa, para penyelidik berusaha untuk membuktikan peranan WISP-1 dalam menentukan nasib sel stem dengan mengubah genetik satu set sel stem manusia secara genetik untuk menghentikan mereka menghasilkan protein ini.
Apabila mereka membandingkan aktiviti gen dalam sel induk yang direkayasa dengan aktiviti gen dalam sel yang masih menghasilkan WISP-1, para penyelidik mengesahkan bahawa protein memainkan peranan penting. Dalam sel tanpa WISP-1, empat gen yang bertanggungjawab untuk pembentukan lemak mempunyai tahap aktivitas 50-200 persen lebih tinggi daripada yang dilakukan pada sel yang terus menghasilkan WISP-1.
Ini juga menunjukkan bahawa dos protein isyarat yang betul dapat mendorong sel induk membentuk tisu tulang dan bukannya tisu lemak.
Seperti yang dijangkakan, ketika para penyelidik kemudian mengubah sel stem untuk meningkatkan pengeluaran WISP-1, mereka menyedari bahawa tiga daripada gen yang merangsang pertumbuhan tisu tulang menjadi dua kali lebih aktif dibandingkan dengan sel stem yang mempunyai tahap protein isyarat normal.
Pada masa yang sama, aktiviti gen yang merangsang pertumbuhan tisu lemak - seperti gamma reseptor diaktifkan proliferator peroksisom (PPARG) - 42% lebih rendah pada sel stem dengan dorongan WISP-1, dan penurunan ini berlaku untuk gen yang menentukan pertumbuhan tisu tulang.
Campur tangan sel stem menunjukkan janji
Pada peringkat seterusnya, para saintis menggunakan model tikus untuk menentukan sama ada WISP-1 dapat meningkatkan penyembuhan tulang dalam peleburan tulang belakang, sejenis campur tangan perubatan yang memerlukan penyatuan dua atau lebih vertebra (tulang belakang) untuk membentuk satu tulang.
Penggunaan terapi fusi tulang belakang adalah untuk meningkatkan sakit belakang atau kestabilan tulang belakang dalam konteks pelbagai keadaan yang mempengaruhi tulang belakang, seperti skoliosis.
Biasanya, "Prosedur sedemikian memerlukan sejumlah besar sel tulang baru," jelas Dr. James. "Sekiranya kita dapat mengarahkan penciptaan sel tulang di lokasi peleburan, kita dapat membantu pesakit pulih dengan lebih cepat dan mengurangkan risiko komplikasi," katanya.
Dalam kajian semasa, para penyelidik menyuntik sel stem manusia yang mempunyai WISP-1 aktif ke tikus. Mereka melakukan ini antara vertebra yang akan bergabung sebagai sebahagian daripada prosedur peleburan.
Selepas 4 minggu, Dr. James dan pasukannya mendapati bahawa haiwan tersebut masih menunjukkan tahap tinggi WISP-1 di tisu tulang belakang mereka. Lebih-lebih lagi, tisu tulang baru sudah terbentuk di tempat yang tepat, yang memungkinkan tulang belakang menjadi "dikimpal."
Sebaliknya, tikus yang telah menerima campur tangan pembedahan yang sama tetapi tanpa dorongan WISP-1 tidak menunjukkan peleburan vertebra dalam tempoh yang sama.
"Kami berharap penemuan kami akan memajukan perkembangan terapi selular untuk mempromosikan pembentukan tulang setelah pembedahan seperti ini dan untuk kecederaan dan penyakit rangka lain, seperti patah tulang dan osteoporosis," Dr. James menyatakan.
Di masa depan, pasukan penyelidik juga bertujuan untuk mengetahui apakah pengurangan kadar WISP-1 dalam sel induk dapat menyebabkan mereka membentuk tisu lemak, yang dapat membantu mempromosikan penyembuhan luka yang lebih cepat.
