Nalazi nove studije istraživača s USC Dornsife College of Letters, Arts and Sciences, objavljena u časopisu Development 22. prosinca., mogla bi dovesti do razvoja novih tretmana za različite bolesti krvi, uključujući i karcinome krvi, poput leukemije i limfoma. Istraživači koji su proveli studiju pronašli su način da dokažu da biokemijski signali koji se šalju od stanice do stanice igraju važnu ulogu u određivanju razvoja tih stanica.

UVOD

Sve stanice unutar tijela svoj razvojni put započinju kao matične stanice.

Najjednostavnije rečeno, krv nastaje kada matične stanice u koštanoj srži, pod utjecajem različitih vanjskih faktora, započnu svoju konverziju u smjeru jednog od tri različita razvojna puta:

• crvena krvna stanica (eritrocit), primarno s ulogom dostavljanja kisika u sve stanice u tijelu
• bijela krvna stanica (leukocit), primarno s ulogom održavanja imunosne obrane organizma
• krvna pločica (trombocit), primarno s ulogom pokretanja i održavanja kaskade zgrušavanja krvi

Od ranije je dokazano i prihvaćeno kako komunikacija između stanica može utjecati na njihovu sudbinu, ali se ta tvrdnja nije odviše detaljno istraživala, uglavnom zato što su istraživači smatrali kako je previše složena za izravno proučavanje. Stanice u tijelu komuniciraju na razne načine, najčešće preko faktora rasta (eng. growth factors), hormona ili drugih molekula naprijed-natrag.

NOVOSTI KOJE SMO SAZNALI NAKON OBJAVE REZULTATA STUDIJE

Adam MacLean, znanstvenik s USC Dornsifea, docent kvantitativne i računalne biologije, i doktorandica Megan Rommelfanger, pronašli su način boljeg razumijevanja načina na koji komunikacija između stanica utječe na način na koji se razvijaju krvne matične stanice.

Znanstvenici su otkrili da različite varijacije komunikacijskih procesa imaju potencijal dramatično promijeniti formiranje krvnih stanica. Uz to, rezultati ove studije dokazuju kako je udaljenost između stanica izuzetno važan faktor po ovom pitanju.

“Otkrili smo da komunikacijski proces može dramatično promijeniti formiranje krvnih stanica te da stanice koje su bliže jedna drugoj također imaju i značajno veći utjecaj jedna na drugu”, rekao je MacLean.

RIJEŠENA KONTROVERZA

Istraživači koji pokušavaju identificirati rane čimbenike koji usmjeravaju stanicu na njen predviđeni razvojni put kao jednu od hipoteza koje pokušavaju dokazati postavili su teoriju da su nasumične fluktuacije unutar stanice dovoljne da odluče kojim će razvojnim putem stanica krenuti. Mnogi dosad predstavljeni modeli sugerirali su u korist ove hipoteze, ali nedavne studije pokazale su da nasumične fluktuacije nisu dovoljne, nego da nešto drugo određuje definitivnu sudbinu nediferencirane stanice.

Čini se da model koji su razvili MacLean i Rommelfanger u potpunosti rješava prethodno opisanu kontroverzu. Ovaj model objašnjava da komunikacija od stanice do stanice zapravo može imati ključnu ulogu u ovom procesu te biti odlučujući čimbenik koji stanice postavlja na određeni razvojni put.

Iako je ova studija primarno usredotočena na razumijevanje samih matičnih stanica, njeni rezultati mogu biti od velike pomoći znanstvenicima koji nastoje razumjeti na koji način nastaje rak. Leukemije se, primjerice, razvijaju u situaciji kada određeni tip bijelih krvnih stanica počne naglo bujati i nekontrolirano se umnožavati i nakupljati. Iz navedenih razloga, upravo bi određivanje čimbenika koji usmjeravaju stanice na put koji će rezultirati nastankom onkološkog zbivanja moglo otvoriti puteve za prevenciju i terapiju.

“Shvaćajući kako se na staničnoj razini donose odluke o sudbini krvnih stanica”, rekao je MacLean, “približavamo se mogućnostima identificiranja staničnog podrijetla leukemije te, u teoriji, možemo osmisliti strategije za kontrolu ili promjenu načina na koji se odlučuje o sudbini stanica te zaustaviti razvoj zloćudnih novotvorina.”

Nadalje, ovo bi istraživanje moglo pomoći u poboljšanju postojećih terpijskih mogućnosti u kontekstu karcinoma, poput, primjerice, transplantacije koštane srži. Transplantacija koštane srži uključuje infuziju koštane srži, zajedno s pripadajućim matičnim stanicama, od strane zdravog darivatelja pacijentima s nekim oblikom leukemije ili limfoma, kojima je nakon terapije zračenjem i kemijskim agensima uklonjen primarni karcinom, ali i, zajedno s njim, imunološki sustav. Kako bi se on obnovio i regenerirao, koristi se navedena terapija presađivanja koštane srži.

Unatoč uspjehu, znanstvenici i kliničari još uvijek nisu u potpunosti sigurni kako navedena terapija transplantacije koštane srži zapravo funkcionira na staničnoj razini.

“Bolje razumijevanje odluka o sudbini matičnih stanica, koje pruža naša studija, moglo bi pružiti novi uvid u poboljšanje kliničkih ishoda ovih bolesti”, rekao je MacLean.

Ovaj novi model ima važne implikacije i izvan krvotvornog sustava. “Naš model je široko primjenjiv, tako da ga istraživači koji rade na drugim tipovima stanica mogu primijeniti u sklopu identifikacije čimbenika koji utječu na komunikaciju između stanica”, rekao je MacLean.

ŠTO SLIJEDI?

Istraživanje uloge i važnosti međustanične komunikacije pri određivanju sudbine određene stanice u početnoj je fazi navodi MacLean, ali daljnji eksperimenti te inovacije budućih tehnologija za integraciju novih podataka sa postojećim sofisticiranim modelima – trebali bi pomoći u boljem razumijevanju navedenih tvrdnji i pitanja.

Osim toga, tim docenta MacLeana razvija metode za proučavanje uloge i regulacije ključnih gena uključenih u odluke o sudbini stanica, što bi trebalo dodatno unaprijediti njihov cjelokupni teorijski model.

REFERENCE

Megan K. Rommelfanger, Adam L. MacLean. A single-cell resolved cell-cell communication model explains lineage commitment in hematopoiesis. Development, 2021; 148 (24) DOI: 10.1242/dev.199779