Die Wissenschaftler haben eine Knochenmark-backup-system

Neue Forschung von der Stowers Institut für Medizinische Forschung hat festgestellt, das backup für eine wichtige biologische system-das hämatopoetische system, dessen Adulte Stammzellen ständig wieder aufzufüllen, die körpereigene Durchblutung.

Die Suche liefert Belege dafür, dass hämatopoetische Stammzellen (HSCs) aus verschiedenen funktionellen Populationen von Zellen, einschließlich der „primed“ Zellen, die bereit sind, an der Nachricht eines Momentes zu werden, aktiviert zu produziert rote Blutkörperchen, weiße Blutkörperchen und Blutplättchen, und die „reserve“ – Zellen, die ins Spiel kommen, wenn es bereits Schäden an der first-line-Stammzellen.

„Unter starkem stress — Bestrahlung oder Chemotherapie, schädigt die Blutzellen, einschließlich grundiert hämatopoetischen Stammzellen-das ist, wenn die reserve-Zellen „kick in“, sagt Linheng Li, Ph. D., Investigator an der Stowers Institute und leitende Autor der Studie.

Reserve HSCs könnte halten den Schlüssel zum Verständnis, wie Zellen im Blut wieder Auffüllen nach der schweren Verletzung braucht das Knochenmark produziert Blutzellen. Dieses Konzept möglicherweise Einblick für das Verständnis der Behandlung-resistenten Leukämie-Zellen. Die Studie erscheint online 15. Januar 2019, in der Zeitschrift Cell Reports.

Jede Sekunde werden zwei Millionen neue Blutzellen sind aufgewühlt von der erstaunlichen, regenerativen HSCs, die sich im Kern der meisten Knochen. Nur ein Bruchteil dieser Zellen aktiv, bewegen Sie sich durch die Zell-Zyklus-zu jeder Zeit; die übrigen liegen in einer inaktiven oder Ruhezustand, das war einmal geglaubt, um zu schützen, Sie vor Schaden zu bewahren. Jedoch haben mehrere Untersuchungen gezeigt, dass die Mehrheit dieser ruhenden HSCs sind empfindlich auf DNA-Schäden von der Chemotherapie.

Vor über einem Jahrzehnt, Li schlug vor, dass eine spezielle Bevölkerung von HSCs, die resistent gegen Schäden könnten noch im Knochenmark, versteckt in einige unerforschte Nische. In dieser Studie, Meng Zhao, Ph. D. (jetzt ein Mitglied der Fakultät an der Sun Yat-Sen Universität in Guangzhou, China), Fang Tao, Ph. D., Zhenrui Li, Ph. D. (jetzt ein fellow an das St. Jude Children ‚ s Research Hospital), Aparna Venkatraman, Ph. D., und Xi C. Er, M. D., unternahm eine Reihe von Experimenten mit einem Maus-Modell, um zu beweisen, dass diese Zellen existieren.

Ein Schlüssel experiment verwertet, ein Zelloberflächen-marker zu isolieren, die reserve und grundiert HSCs. Die Forscher transplantierten reserve HSCs oder grundiert HSCs in Empfänger-Tiere. Nach der engraftments wurden gegründet, Sie behandelten Empfänger-Mäusen, die mit dem chemotherapeutischen Wirkstoff 5-fluorouracil (5-FU). Während die grundiert HSCs sich durch Ihre abgeleiteten Zellen im Blut zu sinken begann nach der Behandlung, die reserve HSCs‘ Derivate waren unversehrt. „In der Tat, wir haben gezeigt, dass hämatopoetische Stammzellen haben funktionell unterschiedliche Subpopulationen-eine, die Taten, die unter normalen Bedingungen, und die andere, dass Handlungen unter stress“, sagt Li.

Als Nächstes die Forscher untersuchten Knochen-und Knochenmark von transplantierten Mäusen, die Kennzeichnung der reserve-Zellen, die mit fluoreszierenden tags und studieren Sie diese mikroskopisch zu lokalisieren Ihren Standort in das Knochenmark. Mit Sarah Smith, Ph. D., vom Stowers Microscopy Center, Sie entdeckten die fluoreszenzmarkierter Zellen lauern in einer spezialisierten Nische entlang der inneren Oberfläche des Knochens, angrenzend an eine population von Zellen, bekannt als N-cadherin-bone-lining Zellen, berichtet wurde, die durch das Li-team im Jahr 2003 als erste Nische identifiziert, die zur Unterstützung von HSCs. In der aktuellen Studie, Tao und Kollegen fanden heraus, dass diese N-cadherin-bone-lining Zellen sind mesenchymale oder Skelett-Stammzellen mit dem Potenzial zur Erzeugung von Knochen, Knorpel und Fett. Daher, N-cadherin als marker zu isolieren, Skelett-Stammzellen und möglicherweise Potenzial verwendet in Knochen und Knorpel der regenerativen Medizin.

Diese N-cadherin-bone-lining Zellen angezeigt werden, zu schützen, die reserve-Zellen, die aus der Verletzung durch Fütterung überleben Faktoren wie die treffend benannte stem cell factor und andere. Wenn die Forscher aufgebraucht diese unterstützen die Zellen, die reserve-Zellen waren nicht mehr in der Lage zu überleben Chemotherapie.

„Interessanterweise fanden wir, dass N-cadherin-Zellen Futter die Knochen sind auch resistent gegen Chemotherapie, während die stromalen Zellen in das zentrale Knochenmark empfindlich auf die Chemotherapie, die erlaubt, die N-cadherin-Zellen, um eine bessere Unterstützung der reserve-Stammzellen,“ sagte Tao, der, zusammen mit Zhao, co-erste Autor auf der Studie.

Andere Mitautoren gehören Jay Unruh, Ph. D., Chen Shiyuan, Christina Ward, Pengxu Qian, Ph. D., John M. Perry, Ph. D., Heather Marshall, Ph. D., und Wang Jinxi, M. D., Ph. D.

Die arbeiten wurden unterstützt aus Mitteln der Stowers Institute for Medical Research, L. L. und ein Stipendium der University of Kansas Cancer Center von der National Cancer Institute der National Institutes of Health unter der award number P30CA168524. Zusätzliche Unterstützung der Nationalen Schlüssel Forschung und Entwicklung Programm von China (2017YFA0103403, 2018YFA0107203) M. Z;. Department für Biotechnologie, Ministerium für Wissenschaft und Technologie, Regierung von Indien in übersee, associateship, A. V;. und die National Institutes of Health award “ zahlen R01AR059088 und R01DE018713 J. W. Der Inhalt liegt in der alleinigen Verantwortung der Autoren und stellt nicht notwendigerweise die offiziellen Ansichten der Nationalen Institute der Gesundheit.

Legen Zusammenfassung der Ergebnisse

Blutbildende Adulte Stammzellen befinden sich, tief in das Knochenmark und sind verantwortlich für die Regeneration des Körpers, die Blut-Versorgung einschließlich der roten Blutkörperchen, weißen Blutkörperchen und Blutplättchen. In einer Studie online veröffentlicht am 15. Januar 2019, in der Zeitschrift Cell Reports, Stowers Institut für Medizinische Forschung Wissenschaftler aus dem Labor von Linheng Li, Ph. D., und seine Mitarbeiter untersucht, wie sich diese Zellen, obwohl Sie empfindlich auf DNA-Schäden, zu verwalten, um wieder zu bevölkern Blutzellen nach einer Chemotherapie oder Verletzungen hat, dezimiert Ihre Zahl.

Die Forscher berichten, dass eine Teilmenge der Blut-Bildung, oder hämatopoetische, Adulte Stammzellen als „reserve“ – hämatopoetischen Stammzellen (HSCs) sind resistent gegen Chemotherapie. Diese reserve-HSCs befinden sich in einer spezialisierten Nische, aus Zellen der inneren knochenoberfläche, die Ausdruck der Molekül N-cadherin, im Knochenmark der Maus. Die Suche nach Fortschritt des Verständnisses des HSC Biologie und öffnen neue Alleen für die Behandlung von Blutkrankheiten wie Leukämie und Autoimmunerkrankungen.