Penemuan sel stem dapat meningkatkan rawatan leukemia, penyakit lain
Ketidakupayaan untuk mendapatkan sel stem darah manusia, atau sel stem hematopoietik (HSC), untuk diperbaharui sendiri di makmal menahan kemajuan dalam merawat leukemia dan penyakit darah lain.
Sekarang, satu kajian baru dari University of California, Los Angeles (UCLA) menunjukkan bahawa jawapannya mungkin terdapat pada protein tertentu - pengaktifannya yang mana dapat mengembangkan HSC dalam budaya.
Pasukan UCLA mendapati bahawa protein yang disebut MLLT3 adalah pengatur utama fungsi HSC. Protein terdapat pada tahap tinggi pada HSC janin manusia, bayi baru lahir, dan orang dewasa. Walau bagaimanapun, HSC berbudaya mempunyai tahap MLLT3 yang rendah.
Dalam satu kebelakangan ini Alam semula jadi kertas, para penyelidik melaporkan bagaimana memanipulasi gen yang bertanggung jawab untuk membuat protein menyebabkan "pengembangan 12 kali ganda daripada pemindahan" HSC.
Pengarang kanan kertas kajian adalah Hanna K. A. Mikkola, seorang profesor biologi molekul, sel, dan perkembangan di UCLA. Dia telah mempelajari HSC selama lebih dari 20 tahun.
"Walaupun kami telah belajar banyak tentang biologi sel-sel ini selama bertahun-tahun," kata Mikkola, "satu cabaran utama masih ada: membuat [HSC] memperbaharui diri di makmal."
"Kita harus mengatasi halangan ini untuk memajukan lapangan," tambahnya.
HSC memerlukan keupayaan yang kuat untuk meniru diri sendiri
Semua tisu dan sel tubuh bergantung pada sel darah untuk khasiat dan perlindungan. Untuk memenuhi tugas yang tidak henti-hentinya dan membebankan, sel darah mesti dapat mengisi dirinya sendiri. Pada orang dewasa, sel darah dan sel kulit mempunyai keupayaan pengisian tisu yang paling besar.
Tugas membuat sel darah baru jatuh ke HSC. Setiap hari, tubuh manusia menghasilkan berbilion sel darah baru, berkat HSC, yang juga menjadikan sel-sel imun.
HSC berada di sumsum tulang, di mana mereka memperbaharui diri dan dewasa menjadi pelbagai jenis sel darah dan imun.
Orang yang mempunyai penyakit darah atau sistem imun tertentu - seperti leukemia - memerlukan bekalan HSC segar untuk membuat sel baru. Selama beberapa dekad, doktor menggunakan transplantasi sumsum tulang untuk meningkatkan bekalannya.
Walau bagaimanapun, terdapat had sejauh mana pemindahan sumsum tulang dapat memberikan penyelesaian. Contohnya, tidak selalu mungkin untuk mencari penderma yang sesuai, atau badan penerima mungkin menolak sel yang ditransplantasikan.
Masalah lain yang boleh timbul adalah bahawa jumlah HSC yang ditransplantasikan mungkin tidak mencukupi untuk menghasilkan darah atau sel imun yang mencukupi untuk merawat penyakit ini.
Masalah dengan HSC berbudaya
Para saintis telah berusaha membudayakan HSC di makmal sebagai alternatif untuk pemindahan sumsum tulang. Walau bagaimanapun, pelbagai percubaan untuk mentransplantasikan HSC kultur telah menghadapi masalah umum: HSC yang telah dikeluarkan oleh saintis dari sumsum tulang tidak lama lagi kehilangan keupayaan mereka untuk pembaharuan diri dalam budaya.
Sebaik sahaja HSC kehilangan kemampuan untuk membuat salinan baru, satu-satunya masa depan yang mereka miliki adalah membezakan sel khusus atau mati.
Untuk kajian baru itu, Prof Mikkola dan pasukannya melihat apa yang berlaku pada gen ketika HSC kehilangan kemampuan untuk memperbaharui diri di makmal.
Mereka melihat bahawa beberapa gen dimatikan ketika ini berlaku. Gen yang dimatikan berbeza mengikut jenis sel yang dibentuk oleh HSC.
Untuk melihat lebih dekat, pasukan itu menghasilkan sel seperti HSC dari sel induk dewasa yang tidak dapat meniru diri sendiri dan kemudian memerhatikan aktiviti gen mereka.
Eksperimen ini menunjukkan bahawa terdapat hubungan yang kuat antara kemampuan pembaharuan diri HSC dan aktiviti MLLT3 gen.
Aktif MLLT3 adalah syarat yang perlu
Nampaknya ungkapan yang tinggi terhadap MLLT3 memastikan bekalan proteinnya banyak, yang mengandungi arahan yang diperlukan agar HSC dapat diperbaharui sendiri.
Protein ini membantu mesin HSC terus berfungsi sementara sel membuat salinan sendiri.
Eksperimen selanjutnya menunjukkan bahawa memasukkan aktif MLLT3 gen ke dalam inti HSC dalam budaya makmal meningkatkan kemampuan mereka untuk meniru diri sendiri dengan faktor 12.
"Sekiranya kita memikirkan jumlah sel stem darah yang diperlukan untuk merawat pesakit, itu adalah jumlah yang besar."
Prof Hanna K. A. Mikkola
Kajian lain yang telah berusaha menjadikan HSC diperbaharui dalam budaya telah menggunakan molekul kecil. Walau bagaimanapun, Prof Mikkola dan pasukannya mengalami masalah dengan pendekatan tersebut.
Mereka mendapati bahawa sel-sel tidak dapat mengekalkan kadar protein MLLT3, dan mereka tidak berfungsi dengan baik ketika pasukan itu memindahkannya ke tikus.
Menggabungkan dua kaedah
Pasukan mendapati bahawa menggabungkan kaedah molekul kecil dengan MLLT3 pengaktifan gen menghasilkan HSC yang bergabung dengan betul ke sumsum tulang pada tikus.
HSC tersebut juga menghasilkan semua jenis sel darah yang betul dan mengekalkan kemampuannya untuk memperbaharui diri.
Keprihatinan para saintis mengenai penghasilan HSC yang boleh dipindahkan di makmal adalah memastikan bahawa mereka beroperasi dengan betul sebaik sahaja mereka berada di dalam badan.
HSC harus dapat meniru diri dengan kecepatan yang tepat, dan mereka tidak boleh memperoleh mutasi yang dapat menyebabkan penyakit seperti leukemia.
Nampaknya memastikan tahap protein MLLT3 yang stabil memenuhi syarat ini.
Para penyelidik kini mengusahakan kaedah manipulasi MLLT3 dengan lebih selamat dan senang.
