Neue Methode entwickelt, um die Blutstammzellen für Knochenmarktransplantation erweitern

Mehr als 50.000 Stammzelltransplantationen werden jedes Jahr weltweit durchgeführt . Einen kritischen Schritt in Richtung Produktion einen großen Vorrat an Blutstammzellen benötigt - 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 um einen gesunden Blutsystem wiederherzustellen.

In der Fachzeitschrift Blood, Weill Cornell Forscher und Mitarbeiter von Memorial Sloan - Kettering Cancer Center beschreiben, wie sie ein Protein entwickelt, um Erwachsenen HSCs zu verstärken , wenn sie wurden aus dem Knochenmark eines Spenders entnommen . Das hergestellte 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 . Weitere Runden von Knochenmark Ernte und 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 zukünftige Erweiterungen 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 im 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 den Blutbanken nehmen könnte .

" Das unmittelbare Ziel ist für uns zu sehen, ob wir weniger Blut-Stammzellen von einem Spender übernehmen und erweitern sie für die Transplantation . Auf diese Weise mehr Menschen eher zu spenden ", sagt Dr. Zhou . "Wenn viele Menschen spenden , dann können wir die Zellen geben , bevor wir frieren und Bank ihnen , 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 übereinstimmen , erweitern sie und verwenden sie . "

Schließlich kann Menschen wählen , um ihre eigenen Knochenmark für eine mögliche künftige Verwendung Bank , sagt Dr. Zhou . " Sie sind nicht nur einer Person eigenen Blutstammzellen die beste Therapie für viele Krebsarten Blut , aber sie können auch für andere Zwecke nützlich , wie beispielsweise die Alterung verlangsamt sein."

Ein Scrambled Zerstörung Signal

Das 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, die mit einigen Krebsarten müssen unter Umständen auch eine Knochenmarktransplantation bei Krebstherapien schädigen das Blut. Knochenmarktransplantation können auch verwendet werden, um andere Erkrankungen , wie beispielsweise Immunschwäche -Erkrankungen zu behandeln.

Der Prozess der Spende Knochenmark kann jedoch mühsam und schmerzhaft sein , die Gewinnung von Knochenmark erforderlich mit einer Nadel aus einem großen Knochen unter Vollnarkose . Ein Spender müssen möglicherweise auch 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 (SCID ) zu liefern , um ihre Immundefekt zu beheben. Doch vier Kinder, die SCID- Gentherapie - verwandten 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 . Auch andere Forscher haben gezeigt, dass es möglich ist, HOXB4 Protein direkt in extrahierten Knochenmarkstammzellen einzufügen. " Alles, was Sie tun ist, fügen Sie ein wenig Markierung auf das Protein , das wie ein Fahrzeug wirkt , den Antrieb der 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 aufwendig , diesen Prozess. ist sowohl teuer als auch unpraktisch. "

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 - . Dh wiederum in verschiedenen Arten von erwachsenen Blutzellen. " 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 auf dem Protein . " 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 produzierten 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 erfüllt , den Stammzell erweitern , und gleichzeitig alle ihre Stammzelleigenschaftenintakt. Dadurch Zellen Erhalt der technisch HOXB4 demonstriert überlegene Expansionskapazität als bei mit natürlichen HOXB4 Protein. Tierexperimentelle Studien zeigten, dass die technisch transplantierten menschlichen Stammzellen können ihre Stammzell -ähnliche Qualitäten im Knochenmark der Maus zu behalten. "

Dr. Zhou sagt der hergestellte 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 erreichen wollen ", 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 .