Neue Methode entwickelt, um die Blutstammzellen für Knochenmark-Transplantations Expand

Forschung zeigt Weniger Donor Zellen für Transplantation erforderlich sein und Knochenmark- Banking möglich sein

Mehr als 50.000 Stammzelltransplantationen werden jedes Jahr weltweit durchgeführt. Einen kritischen Schritt in der Herstellung einen großen Vorrat an Blutstammzellen - Ein Forscherteam um Weill Cornell Medical College Forscher führten eine wichtige Frage der Erweiterung erwachsen hämatopoetischen Stammzellen ( HSC) außerhalb des menschlichen Körpers für die klinische Anwendung in der Knochenmarktransplantation gelöst haben erforderlich, um einen gesunden Blutsystem wiederherzustellen.

In der Fachzeitschrift Blut, Weill Cornell Forscher und Mitarbeiter von Memorial Sloan - Kettering Cancer Center beschreiben, wie sie für ein Protein entwickelt, um erwachsenen HSCs zu verstärken , sobald sie aus dem Knochenmark eines Spenders entnommen . Die konstruierte Protein behält die erweiterten HSCs in einem stielartigen Zustand - das heißt, sie werden nicht in spezialisierte Blutzelltypen differenzieren , bevor sie im Knochenmark des Empfängers transplantiert.

Die Suche nach einer Knochenmarkspender Spiel ist eine Herausforderung und die Zahl der Knochenmarkszellen aus einer einzigen Ernte Verfahren sind oft nicht ausreichend für eine Transplantation . Zusätzliche Runden der Knochenmarkernteund klinische Anwendungen , um Blutstammzellen zu mobilisieren sind oft erforderlich .

Allerdings wäre eine Erweiterung des gesunden Blutstammzellen im Labor bedeuten, dass weniger Stammzellen müssen von Spendern abgerufen werden. Es zeigt auch, dass erwachsene Blutstammzellen könnte eingefroren und Querneigung für eine zukünftige Expansion und Nutzung werden - was derzeit nicht möglich ist.

"Unsere Arbeit zeigt, dass wir eine große technische Hürde in den Ausbau der Erwachsenenblutstammzellenzu überwinden , so dass es möglich ist, zum ersten Mal , um sie in einem industriellen Maßstab zu produzieren ", sagt Senior Investigator der Studie , Dr. Pengbo Zhou, Professor für Pathologie und Labor- Medizin an Weill Cornell .

Wenn die Technologie von Weill Cornell geht zukünftige Tests Hürden , glaubt Dr. Zhou Knochenmark Banken einen Platz neben Blutbanken nehmen könnte .

" Das unmittelbare Ziel ist für uns zu sehen, ob wir weniger Blut-Stammzellen von einem Spender zu nehmen und erweitern sie für die Transplantation . So können mehr Menschen eher zu spenden ", sagt Dr. Zhou . "Wenn viele Menschen spenden , dann können wir die Zellen geben , bevor wir frieren und Bank sie, so dass wir alle Immun Eigenschaften kennen. Die Hoffnung ist, dass, wenn ein Patient eine Knochenmarktransplantation zur Behandlung von Krebs oder eine andere Krankheit , können wir finden Sie die Zellen , die passen , erweitern Sie sie und nutzen sie . "

Schließlich kann Menschen wählen , um ihre eigenen Knochenmark für eine mögliche künftige Verwendung Bank, sagt Dr. Zhou . " Sie sind nicht nur eine Person, die eigenen Blutstammzellen die beste Therapie für viele Blutkrebs , sie können aber auch für andere Zwecke, wie zum Altern zu verlangsamen. "

Ein Scrambled Zerstörung Signal

Knochenmark ist die Heimat der HSCs , die alle Blutzellen , einschließlich aller Arten von Immunzellen zu produzieren. Eine Behandlung von Patienten mit durch abnorme Blutkörperchen produziert Blutkrebs ist, die ungesunde Mark von einem Spender zu entfernen und zu trans gesunde Blutstammzellen . Patienten mit einigen Krebsarten müssen unter Umständen auch eine Knochenmarktransplantation , als Anti-Krebs- Behandlungen schädigen das Blut. Knochenmarktransplantation können auch verwendet werden, um andere Erkrankungen wie Immunschwächekrankheiten zu behandeln.

Der Prozess der Spende Knochenmark kann jedoch mühsam und schmerzhaft sein, Gewinnung von Knochenmark erforderlich mit einer Nadel aus einem großen Knochen unter Vollnarkose . Ein Spender kann auch brauchen , um den Vorgang mehrmals , um genügend Stammzellen für den Empfänger bieten zu unterziehen.

Aufgrund dieser Probleme des Extrahierens Spender-Knochenmark , wurden eine Reihe von Versuchen, HSCs , die auf den Transkriptionsfaktor HOXB4 , die HSCs stimuliert, um Kopien von sich selbst zu machen konzentriert erweitern. "Je mehr HOXB4 Protein gibt es in Stammzellen , desto mehr werden sie selbst zu erneuern und erweitern ihre Bevölkerung ", sagt Dr. Zhou .

Aber alle bisherigen Bemühungen sind in ihrer Anwendbarkeit begrenzt. HSCs sind notorisch refraktär Gentransfer. Virus-basierten Träger sind bisher das wirksamste Mittel , um therapeutische Gene in HSCs in der Laborumgebung zu liefern. In der Vergangenheit verwendeten die Wissenschaftler ein Virus als Vehikel, um ein therapeutisches Gen in Patienten mit schwerer kombinierter Immundefizienz -Krankheit ( SCID) zu liefern , um ihre Immundefekt zu beheben.

Doch vier Kinder, die SCID -Gentherapie Behandlung bezogene entwickelt Leukämie aufgrund der Unfähigkeit zu kontrollieren, wo das Virus fügt sich in das Genom , die oft auf den sogenannten "hot spots" , die Onkogene aktivieren oder zu inaktivieren, Tumor Suppressor-Gene . Außerdem haben andere Forscher gezeigt, dass es möglich ist, HOXB4 Protein direkt in extrahierten Knochenmarkstammzellen einzufügen. " Alles, was Sie tun ist, fügen Sie ein wenig Tag an das Protein , das wie ein Fahrzeug handelt , fahren die Proteine ​​durch die Zellmembran , direkt in den Zellkern ", sagt Dr. Zhou . " Aber die Halbwertszeit des natürlichen Proteins ist sehr kurz . - Etwa eine Stunde heißt also, dass, um Blutstammzellen zu erweitern , haben diese HOXB4 Proteine ​​, die ganze Zeit hinzugefügt werden, da die Proteine ​​sind sehr teuer , diese . Verfahren ist teuer und nicht praktikabel. "

Dr. Zhou und sein Team in Zusammenarbeit mit Dr. Malcolm AS Moores Gruppe von Memorial Sloan- Kettering Cancer Center , nahm einen anderen Ansatz. Sie untersuchten , warum HOXB4 Protein nicht lange in HSCs , sobald diese Zellen von der Schutzstammzellnischeentfernt , dass sie nisten sich in ruhiger Lage Sie fanden, dass HOXB4 ist für den Abbau gezielt so , dass Stammzellen können beginnen Differenzierung . - Das heißt, biegen Sie in die verschiedenen Arten von erwachsenen Blutkörperchen. " HOXB4 verhindert Blutstammzellen aus Differenzierung , während zur gleichen Zeit ermöglicht es ihnen, sich selbst zu erneuern ", sagt Dr. Zhou .

Die Forscher fanden heraus , dass ein Protein , CUL4 , mit Erkennen HOXB4 und Tagging es für die Zerstörung durch Protein Zerstörung Apparat der Zelle beauftragt. Sie entdeckten, dass CUL4 erkennt HOXB4 weil es "sieht", einen Satz von vier Aminosäuren des Proteins. " HOXB4 trägt eine Zerstörung Signal, dass CUL4 erkennt und handelt ", sagt Dr. Zhou .

Das Forschungsteam entwickelt, ein synthetisches HOXB4 Protein mit einer Rührei Zerstörung Signal . Sie produziert große Mengen des Proteins in Bakterien , und lieferte das Protein in menschlichen Blutstammzellen im Labor. " Wenn Sie die CUL4 Abbausignal zu maskieren , dehnt sich für bis zu 10 Stunden HOXB4 die Halbwertszeit ", sagt Dr. Zhou . " Das entwickelt HOXB4 hat seine Aufgabe , den Stammzell erweitern , und gleichzeitig alle ihre Stammzelleigenschaftenintakt. Dadurch Zellen Erhalt der technisch HOXB4 demonstriert überlegene Expansionskapazitätals den angegebenen natürlichen HOXB4 Protein. Tierexperimentelle Studien zeigten, dass die gentechnisch transplantierten menschlichen Stammzellen können ihre Stammzell -ähnliche Qualitäten in Knochenmark der Maus zu behalten. "

Dr. Zhou sagt der engineered Protein HOXB4 möglicherweise alle 10 Stunden oder so verabreicht werden, um die Menge der Blutstammzellen -Transplantation für Patienten und für Banken erforderlich machen.

"Dies ist das ultimative Ziel für das, was wir versuchen, zu erreichen", sagt er. " Es gibt wahrscheinlich viele Straßensperren vor , um unsere Ziele zu erreichen , aber wir scheinen Wege gefunden, um mit einer großen Hürde der Erwachsenen hämatopoetischen Stammzellen Expansion zu tun haben . "

Cornell Center for Technology Enterprise und Vermarktung ( CCTEC ) im Namen der Cornell University , hat eine Patentanmeldung , die den hier beschriebenen Arbeiten abdeckt eingereicht .

Andere Co-Autoren sind Dr. Jennifer Lee, Dr. Jianxuan Zhang, Dr. Liu Liren , Dr. Yue Zhang und Dr. Jae Yong Eom von Weill Cornell Medical College ; Dr. Giovanni Morrone von der Universität Catanzaro " Magna Grecia ", Catanzaro , Italien; und Dr. Jae- Hung Shieh von der Zellbiologie Programm , Memorial Sloan- Kettering Cancer Center .

Die Studie wurde unterstützt durch Zuschüsse aus dem National Institutes of Health ( CA118085 , CA098210 und NIHA12008023 ) unterstützt , der Leukemia and Lymphoma Society Scholar Award und die Irma T. Hirschl Karriere Scientist Award .