Radiation-free stem cell Transplantation, gene therapy kann in Reichweite

Forscher an der Stanford und der Universität Tokio haben den code geknackt zu tun, der Stammzelltransplantation und der Gentherapie ohne Strahlen-und Chemotherapie.

Für Jahrzehnte, Forscher wurden vereitelt, in Ihren Bemühungen zu wachsen, die große Anzahl der hämatopoetischen Stammzellen im Labor. Diese seltenen Zellen im Knochenmark sind allein verantwortlich für die Erzeugung aller Zellen des Blut-und Immunsystems. Schwierigkeiten in der Anzucht der Zellen gehemmt viele Forschungsanstrengungen, einschließlich derjenigen, die darauf abzielt, die Stammzellen-transplantation oder Gentherapie bei Patienten mit bestimmten Krebs-oder Blutkrankheiten einfacher und sicherer.

Jetzt haben Forscher an der Stanford University School of Medicine und der University of Tokyo haben den code geknackt. Durch das basteln mit den Komponenten die nahrhafte Brühe, in denen die Zellen gezüchtet werden, die spezielle Moleküle verwendet, um zu unterstützen, Ihr Wachstum und die physikalischen Bedingungen, unter denen die Zellen kultiviert werden, die Forscher haben erstmals gezeigt, dass es möglich ist, Koax-hämatopoetische Stammzellen von Mäusen sich zu erneuern Hunderte oder sogar Tausende Male innerhalb eines Zeitraums von nur 28 Tagen.

„Das war eines meiner Ziele im Leben als Stammzellforscher,“ sagte Hiromitsu Nakauchi, MD, Ph. D., professor von Genetik bei Stanford. „Für 50 Jahre, Forscher aus Laboratorien auf der ganzen Welt suchen nach wegen, um zu wachsen diese Zellen zu großen zahlen. Jetzt haben wir identifizierten eine Gruppe von Bedingungen, die es erlaubt, diese Zellen zu erweitern, in der Zahl so viel wie 900-Fach in nur einem Monat. Wir glauben, dass dieser Ansatz könnte verändern, wie hämatopoetische Stammzelltransplantation und die Gentherapie durchgeführt werden, in den Menschen.“

Insbesondere haben die Forscher gezeigt, dass es möglich ist, die erfolgreiche Transplantation einer großen Anzahl von Zellen in Mäusen, ohne zuerst die Beseitigung der Empfänger die eigenen Stammzellen Bevölkerung. Wenn die Technik auch beim Menschen funktioniert, könnte es sparen Sie Tausende von Patienten mit Blut-oder immun-Erkrankungen von einem mörderischen Regime der Bestrahlung oder Chemotherapie vor der Transplantation. Es könnte auch ermöglichen, die Kliniker verwenden ein patient eigene genetisch korrigierten Stammzellen für die Gentherapie.

Die Studie wurde online veröffentlicht Mai 29, in der Natur. Nakauchi Aktien senior-Autorenschaft der Studie mit Satoshi Yamazaki, Ph. D., associate professor für stammzellbiologie an der Universität von Tokio. Postdoc-Stipendiat Adam Wilkinson, Ph. D., von der Stanford und senior research assistant Reiko Ishida und der Universität von Tokio sind die führenden Autoren.

Hämatopoetische Stammzellen sind seltene Zellen im Knochenmark gefunden. Wie andere Stammzellen, so können Sie entweder teilen, um mehr Stammzellen des blutbildenden Systems—ein Prozess, der als self-renewal—oder generieren Sie die Vorläufer von all den verschiedenen Arten von Blut-und Immunzellen im Körper—ein Prozess namens Differenzierung.

Es ist lange bekannt, dass Menschen mit immun-oder Blutkrankheiten wie Sichelzellenanämie oder Leukämie geheilt werden können mit einer Transplantation von gesunden Blutstammzellen. Aber in Reihenfolge für die Behandlung zu arbeiten, die Empfänger der eigenen hämatopoetischen Stammzellen getötet werden müssen, um die Krankheit zu eliminieren, und machen Platz für die gesunden Zellen sich im Knochenmark.

Diese Beseitigung Schritt, auch als „Klimaanlage,“ ist erreicht, die entweder mit Chemotherapie oder Bestrahlung oder eine Kombination der beiden. Die Klimaanlage, jedoch kann es zu einem lebensbedrohlichen Nebenwirkungen.

Dies gilt insbesondere bei pädiatrischen Patienten, die leiden unter Nebenwirkungen wie wachstumsverzögerung, Unfruchtbarkeit und sekundären Krebs im späteren Leben. Sehr kranke oder alte Patienten, die oft nicht empfangen kann, Transplantationen, weil Sie nicht in der Lage sind zu tolerieren, die Konditionierung.

„Ein Heiliger Gral in der Stammzell-Feld‘

Aber für einige Zeit, die Forscher haben sich gefragt, ob das Umpflanzen großer Zahl der Spender von blutbildenden Stammzellen umgehen konnte, die Notwendigkeit zu entfernen der vorhandenen Zellen. Vielleicht, dachten Sie, überschwemmen des Empfängers Knochenmark mit einer Flut von gesunden Spender Zellen ermöglichen würde, die Neuankömmlinge zu Muskel-und set-up-shop der gesunden Blut-und Immunzellen.

Es war schwierig, diese Theorie zu testen, aber da hämatopoetische Stammzellen sind schwer zu isolieren, die in großen zahlen. Und obwohl es möglich war, für Jahre, um zu wachsen menschlichen hämatopoetischen Stammzellen im Labor werden die Zellen nie selbst erneuern robust und stattdessen oft verlassen Ihre Stammzellen Schicksal zur Differenzierung in Vorläuferzellen. Als Ergebnis, es ist schwierig gewesen, zu studieren, Ihre Biologie in der Tiefe oder erzeugen genug Zellen, um zu versuchen großflächige Transplantationen.

„Die Expansion von hämatopoetischen Stammzellen wurde ein Heiliger Gral in der Stammzellenforschung Feld“ Nakauchi sagte. „Wenn etwas nicht funktioniert, Menschen neigen dazu zu denken, dass etwas fehlt. Aber wir beschlossen, zu versuchen, den entgegengesetzten Ansatz, indem die Beseitigung aller Verunreinigungen, die in der herkömmlichen Kultur-system, während auch die Optimierung anderer Aspekte, die Förderung der Selbsterneuerung der hämatopoetischen Stammzellen.“

Die Forscher ersetzt, die potenziell kontaminiertes Blut protein namens serum-albumin mit polyvinyl-Alkohol, einem Wasser-lösliche synthetische Chemikalie, die Häufig in der biomedizinischen Forschung.

Diese änderungen, wie die Zellen gewachsen waren ermöglichten es den Forschern, um ausreichend hämatopoetische Stammzellen für die Transplantation von nur 50 Zellen ab. Obwohl einige der Zellen haben unterscheiden sich in der Kultur, viele mehr als normal gepflegt Ihre Stammzell-Identität während der gesamten Dauer der Kultur.

„Diese original 50 Zellen erhöhte sich in der Zahl etwa 8.000-Falten in 28 Tagen,“ Nakauchi sagte. „Von diesen, über alle 35 Zellen blieb eine funktionelle hämatopoetische Stammzelle.“

Planung, test, menschliche Zellen

Die Forscher geschätzt, dass die blutbildenden Stammzellen, die in der ursprünglichen Probe erhöht in zahlen zwischen 200 – bis 900-fache—eine noch nie da gewesene expansion. Wenn Sie transplantiert werden, die neu gewachsenen Zellen in Mäusen, die nicht hatte sich eine Konditionierung, die Tiere entwickelten Blut-und immun-Zellen abgeleitet, die sowohl aus dem Spender hämatopoetische Stammzellen und Ihre eigenen, die belegen, dass die Spender-Zellen hatte engrafted und blieb funktionsfähig.

„Wir fanden auch, dass, während die Kultur, die wir verwenden können CRISPR-Technologie zur Korrektur von genetischen Defekten in der original-hämatopoetischen Zellen,“ Nakauchi sagte. „Diese gen-korrigierte Zellen können dann erweitert werden, für die transplantation. Dies sollte es uns ermöglichen, die Verwendung eines patienteneigenen Zellen, die als gen-Therapie.“