Вчені відкрили «чорну скриньку» трансплантації стовбурових клітин

Нове дослідження довгострокової поведінки трансплантованих стовбурових клітин в організмі показує, як старіння впливає на виживання стовбурових клітин та імунну різноманітність, надаючи інформацію, яка може підвищити безпеку та успіх трансплантації. Вперше вчені простежили довгострокову долю стовбурових клітин через десятиліття після трансплантації, розкривши інформацію про медичну процедуру, яка залишалася таємницею понад 50 років.

Стаття може прокласти шлях для нових стратегій у відборі донорів і успіху трансплантації, що потенційно призведе до безпечніших і ефективніших трансплантацій.

Дослідники з Wellcome Sanger Institute та їхні співробітники з Цюріхського університету змогли скласти карту поведінки стовбурових клітин в організмі реципієнтів протягом трьох десятиліть після трансплантації, надаючи першу в історії можливість побачити довгострокову динаміку цих клітин. .

Дослідження, опубліковане в Nature і частково профінансоване Cancer Research UK, показує, що трансплантація від літніх донорів, яка часто є менш успішною, містить у десять разів менше життєво важливих стовбурових клітин, які переживають процес трансплантації. Деякі клітини, що вижили, також втрачають здатність виробляти ряд клітин крові, необхідних для міцної імунної системи.

Щороку у понад мільйона людей у ​​всьому світі діагностують рак крові, включаючи такі види раку, як лейкемія та лімфома, які можуть перешкоджати належній роботі імунної системи людини. Трансплантація стовбурових клітин, також відома як трансплантація кісткового мозку, часто є єдиним варіантом лікування для пацієнтів. Процедура замінює пошкоджені клітини крові пацієнта на здорові стовбурові клітини від донора, що потім відновлює всю кров та імунну систему пацієнта. Тільки у Великій Британії щорічно цю процедуру проходять понад 2000 людей.

Клітинна таємниця трансплантатів

Незважаючи на те, що трансплантація виконується понад 50 років, багато фундаментальних питань про те, як працює трансплантація, залишаються без відповіді. Незважаючи на те, що вони можуть врятувати життя, наслідки дуже різноманітні, тому багато пацієнтів стикаються з ускладненнями через роки. Відомо, що вік донора впливає на показники успіху, але те, що відбувається на клітинному рівні після трансплантації, досі було «чорним ящиком».

У цьому новому дослідженні дослідники з Wellcome Sanger Institute та Цюрихського університету використовували передові методи секвенування генома для аналізу зразків крові від десяти пар донора-реципієнта до 31 року після трансплантації.

Аналізуючи мутації, які відбуваються протягом життя в стовбурових клітинах донора та реципієнта, вони змогли відстежити, скільки стовбурових клітин пережили процес трансплантації та продовжували виробляти нові клітини крові в організмі пацієнта — підхід, який раніше був неможливий.

Команда виявила, що при трансплантації від молодих донорів — тих, кому 20 і 30 років — близько 30 000 стовбурових клітин виживають довгостроково, порівняно з лише 1-3 000 у старших донорів. Це зниження може призвести до зниження імунітету та підвищення ризику рецидиву, що потенційно пояснює, чому молодші донори часто призводять до кращих результатів.

Вони також виявили, що процес трансплантації старить систему крові реципієнтів приблизно на 10-15 років порівняно з відповідними донорами, головним чином через меншу різноманітність стовбурових клітин.

Низький рівень мутацій у трансплантованих стовбурових клітинах

Дивно, але незважаючи на сильний стрес процесу трансплантації, стовбурові клітини отримують мало нових генетичних мутацій, оскільки вони швидко діляться, щоб відновити кров пацієнта. Це ставить під сумнів попередні припущення про високий рівень мутацій під час трансплантації.

Дослідження також виявило інші генетичні фактори незалежно від віку донора, які допомагають певним стовбуровим клітинам процвітати після трансплантації. Цей ряд генетичних переваг може призвести до розробки кращих методів лікування, що зробить трансплантацію безпечнішою та ефективнішою для більшого кола пацієнтів.

Доктор Майкл Спенсер Чепмен, перший автор дослідження в Wellcome Sanger Institute, сказав: «Коли ви отримуєте трансплантат, це ніби даєте своїй системі крові новий старт, але що насправді відбувається з цими стовбуровими клітинами?» Досі ми могли лише вводити клітини, а потім просто контролювати показники крові на предмет ознак відновлення. Але в цьому дослідженні ми простежили десятиліття змін в одному зразку, виявивши, як одні популяції клітин відпадають, а інші домінують, формуючи кров пацієнта з часом. Захоплююче розуміти цей процес у таких деталях».

Доктор Маркус Манц, старший автор дослідження в Університеті Цюріха, сказав: «Дослідження підкреслює, що вік — це більше, ніж просто число — це важливий фактор успіху трансплантації. Незважаючи на те, що система гемопоетичних стовбурових клітин надзвичайно стабільна з часом, молодші донори зазвичай постачають більший і більш різноманітний спектр стовбурових клітин, що може мати вирішальне значення для довгострокового одужання пацієнтів. Ми сподіваємося продовжити дослідження інших факторів, які впливають на довгострокову динаміку гемопоетичних стовбурових клітин, щоб точно налаштувати як відбір донорів, так і середовище кісткового мозку реципієнта для оптимальної довгострокової функції стовбурових клітин».

Доктор Пітер Кемпбелл, старший автор дослідження в Інституті Велкома Сенгера, сказав: «Процес трансплантації змушує кров та імунні клітини пройти певний тип генетичного «вузького місця». Наш новий підхід дозволяє нам ближче досліджувати це явище вузького місця. Ми виявили, що вузьке місце надає кілька різних можливостей для деяких стовбурових клітин процвітати більше, ніж інших, у новому середовищі реципієнта. Ми віримо, що вдасться знайти гени, відповідальні за те, щоб деякі стовбурові клітини процвітали краще, ніж інші – ці гени теоретично можна було б використати для покращення успіху процедури трансплантації».