Végre lefilmezték, honnan ered a vér

Amerikai kutatók azonosították azt a területet, ahol a gerincesek vérképző őssejtjei kialakulnak az embrionális fejlődés során. A kutatás jelentősége, hogy idővel olyan vérképző őssejtek mesterséges előállítását is lehetővé teheti, amelyek maguktól a betegektől származnak. Ezzel a jelenlegieknél biztonságosabb őssejt-terápiát lehetne kidolgozni a vérképző szervrendszert érintő többféle betegségben.

A San Diego-i Kalifornia Egyetem kutatói a Nature legutóbbi számában publikálták eredményeiket: zebrahalak (zebradániók, Danio rerio) segítségével sikerült láthatóvá tenniük a felnőtt vérképző őssejtek keletkezésének folyamatát. Eddig nem volt ismert, hogy az embrionális fejlődés során pontosan hol és hogyan keletkeznek a vér sejtjeit létrehozó őssejtek, de élő zebrahalembriók mikroszkópos vizsgálatával most sikerült pontosan meghatározni a sejtek kialakulásának lépéseit.

A kutatási eredmény a mostaninál hatékonyabb őssejt-terápiák kidolgozása miatt jelentős. A vérképzőszervi betegségekben szenvedő páciensek szervezetébe általában nem a saját, hanem egy idegen vagy rokon donor vérképző őssejtjeit juttatják be. A csontvelőben ezt követően egészséges vérsejtek kezdenek termelődni az addigi beteg sejtek helyett. Az eljárás azonban komoly kockázattal jár: az úgynevezett "graft versus host" betegség során előfordulhat, hogy az immunológiai különbségek miatt a beteg szervezete támadást indít az idegen testből származó sejtek ellen. Ez ugyan elkerülhető lehet az immunrendszer működését elnyomó gyógyszerek adásával, de még jobb lenne, ha a beteg saját sejtjeiből lehetne előállítani a vérképző őssejteket. Az új kutatás éppen ehhez visz közelebb: a vérképző őssejtek kialakulásának pontosabb ismeretével a páciensek sejtjeivel genetikailag teljesen azonos őssejteket lehetne létrehozni, így egyáltalán nem lépne fel a sejtek kilökődésének veszélye.

David Traver és kollégái a genetikai vizsgálatokban gyakran alkalmazott zebrahallal végezték kísérleteiket. A zebrahal embriói átlátszóak, így alkalmasak olyan vizsgálatokra, amelyekben a különféle sejtek vándorlását mikroszkóp segítségével követik nyomon. A felnőtt vérképző őssejtek kialakulásának helyét korábban többen is megpróbálták meghatározni, de az eredmények nem voltak egybehangzóak. Most viszont igazolódott, hogy az őssejtek valóban a hasi vérér egy meghatározott helyén alakulnak ki elsőként. "A zebrahalembriók szöveteit különféle színekkel világító festékkel jelöltük meg, így látható vált, hogy a felnőtt vérképző őssejtek közvetlenül a hasi vérér alját bélelő sejtekből alakulnak ki" - mondta Traver. (Valójában a sejtek különböző színű fluoreszcens fehérjéket termelnek.)

David Traver (jobbra) és kollégája a laborban tárolt zebrahalembriókkal (Forrás: UC San Diego)

A folyamat az úgynevezett pluripotens - azaz még sokféle sejttípus létrehozására képes - embrionális őssejtekből indul ki. Ezek aztán a hasi vérér (aorta) falát bélelő endotélsejtek átmeneti alakjain keresztül alakulnak át felnőtt vérképző őssejtekké. Ezekből fejlődnek ki végül a vér különféle sejttípusai. "Kutatásunk alapján valószínű, hogy az endotélsejtes átmeneti állapot szükséges feltétele a vérképző őssejtek kialakulásának" - mondta Traver. Mivel a gerincesek körében nagyfokú hasonlóság figyelhető meg a vérképző őssejtek kialakulásának szabályozásában, feltételezhető, hogy az említett folyamat nemcsak a zebrahalnál, de az emlősöknél, így az embernél is ugyanígy zajlik.

Videó: a vér eredete (a film ezen az oldalon is látható)

A zebrahal embriói csaknem átlátszóak, így nyomon követhető, hogy az embrionális fejlődés során hogyan zajlik például a vérképzés. Ehhez arra van szükség, hogy világító (fluoreszcens) festékkel jelöljék meg a különféle sejtek fehérjéit. A filmen a vérképző őssejteket létrehozó lapos sejtek előbb pirossal láthatóak, majd kibújnak a hasi vérér falán keresztül. Ekkor zöldre váltanak, aminek oka egy gén aktívvá válása: a gén által termelt fehérje jelzi, hogy a sejt később vérképző őssejtté fog alakulni. A folyamat pontos ismerete fontos ahhoz, hogy embrionális vagy ezekkel funkcionálisan egyenértékű sejtekből laboratóriumi körülmények között is vérképző őssejteket lehessen létrehozni. (Forrás: Kalifornia Egyetem, San Diego)

Varga Máté, az Eötvös Loránd Tudományegyetem fejlődésbiológusa (aki egyébként a népszerű Critcial Biomass című blog szerzője is) az [origo]-nak elmondta: a cikkből és a Nature honlapjára párhuzamosan felkerült két másik beszámolóból jól látható, hogy mi is a zebrahal, mint gerinces modellorganizmus előnye. Mivel a fejlődő embriója elég kicsi, hogy betegyük a mikroszkóp alá, ugyanakkor az összes szövete átlátszó, élőben lehet a mikroszkóp alatt követni a teljes folyamatot. Egérben (a leggyakrabban alkalmazott emlősmodellben) csak vastag metszeteken lehet hasonló dolgokat tanulmányozni, és az ilyen kísérleti rendszerekben mindig kérdés marad, hogy a tenyésztési körülmények nem változtatnak-e meg valamit a vizsgált folyamatban. Az egyik beszámolóból az is kiderül, hogy a Runx1 nevű transzkripciós fehérjét kódoló gén (amelyről eddig is ismert volt, hogy szerepe van vérképző őssejtek képzésben) valószínűleg úgy fejti ki a hatását, hogy lehetővé teszi ezt az endothelium-vérképző őssejt átalakulást. Erre abból következtethetünk, hogy olyan állatokban, ahol meggátolták a gén működését, ez a folyamat sokkal kisebb gyakorisággal fordult elő. Ugyanitt egy érdekes összefüggést is taglalnak még: mielőtt megindul a vérképzés, a hasi aorta (az ér, amiről szó van) átmérője megnő, míg a vérképzési folyamat közben folyamatosan csökken, közvetett bizonyítékot szolgáltatva a hasi aorta fontos szerepére - mondta a kutató.

A felfedezés révén a kutatók közelebb kerültek a vérképzés pontos folyamatának megismeréséhez, így várható, hogy a jövőben újabb lehetőségek nyílnak meg az őssejt-terápiás eljárásokban. Mostanáig ugyanis nem volt lehetséges olyan sejtátalakítást végezni, amelynek során a pluripotens embrionális őssejtekből laboratóriumi körülmények között hoztak volna létre felnőtt vérképző őssejteket. Ez annak ellenére van így, hogy ma már lehetséges az úgynevezett indukált pluripotens őssejtek létrehozása, vagyis olyan sejteké, amelyeket mesterségesen hoznak létre akár felnőtt, érett sejttípusokból is (részletesebben lásd: Alkímia a biológiában: bőrsejtből őssejtet).

Az új lehetőség tehát az, hogy a felnőtt beteg valamely szövettípusából előbb az embrionális őssejtekkel egyenértékű indukált pluripotens őssejteket alakítsanak ki, majd ezekből képezzenek egészséges, felnőtt vérképző őssejteket. A páciensek vérsejtjeit így a saját sejtjeikből képezhetnék újra, amellyel tehát teljes mértékben elkerülhető lenne a beültetett sejtek későbbi kilökődése. Egy másik lehetőség, hogy nem a beteg saját sejtjeit, hanem máshonnan származó embrionális őssejteket alkalmazzanak a vérképző őssejtek előállítására, a genetikai egyezés problémája ebben az esetben azonban továbbra is fennáll majd.

Forrás: Nature

***

Rovatunk már a Facebookon és a Twitteren keresztül is elérhető, ahol extra tartalmakat is kínálunk.