Met behulp van live beeldvorming en cellulaire barcodes hebben onderzoekers van het Stem Cell Program van het Boston Children's Hospital een glimp opgevangen van hoe nieuwe stamcellen - in dit geval bloedstamcellen - kort na hun geboorte op kwaliteit worden gecontroleerd. De studie, die mogelijk implicaties heeft voor kanker en regeneratieve geneeskunde, werd op 22 september gepubliceerd in het tijdschrift Science .

Onder leiding van Sam Wattrus, een Ph.D. kandidaat in het laboratorium van Leonard Zon, MD, gebruikten de onderzoekers een zebravismodel om de ontwikkeling van stamcellen te observeren. Wanneer een stamcel wordt geboren, zo ontdekten ze, reist deze naar een speciale locatie waar immuuncellen die bekend staan ​​als macrofagen in intiem fysiek contact komen met elke cel.

Dat is wanneer de doorlichting plaatsvindt:cellen die tekenen van stress vertonen (met hoge niveaus van giftige moleculen die bekend staan ​​​​als reactieve zuurstofsoorten) werden verzwolgen en opgegeten door de macrofagen, ontdekte het team. Daarentegen mochten ogenschijnlijk gezonde stamcellen in leven blijven en werden ze selectief geamplificeerd.

"Telkens wanneer een macrofaag interageert met cellen, neemt het een enorme hoeveelheid biologische informatie op", zegt Wattrus. "Wat we zien is dat cellen met veel stress worden geëlimineerd en dat cellen met weinig stress zich selectief delen."

Wattrus en collega's verder onderzoeken, toonden aan dat de gestresste stamcellen een specifieke marker op hun oppervlak droegen, een eiwit dat bekend staat als calreticulin, dat fungeert als een "eet me" -signaal. Stamcellen zonder calreticuline, of met slechts kleine hoeveelheden, werden niet gegeten en leken aangemoedigd te worden om uit te breiden. De macrofagen leken wat materiaal van hen te verwijderen en de stamcellen gingen zich na de ontmoeting vermenigvuldigen.

"Met behulp van cellulaire barcodering kunnen we het aantal klonen (verschillende celpopulaties) meten nadat de interactie heeft plaatsgevonden", legt Zon uit, die ook verbonden is aan de afdeling Hematologie/Oncologie en een onderzoeker van het Howard Hughes Medical Institute is. "Als een macrofaag een stamcel niet 'leuk' vindt, zal die kloon niet bijdragen aan de stamcelpool."

Potentiële implicaties voor kanker, regeneratieve geneeskunde

Het team observeerde ook vergelijkbare macrofaag-stamcelinteracties bij embryonale muizen. Zon denkt dat dit QA-proces kan leiden tot nieuwe benaderingen van kanker en regeneratieve geneeskunde, en onderzoekt momenteel beide mogelijkheden in zijn laboratorium.

"Je zou de stamcellen in feite leren aantrekkelijk of afstotend te zijn voor macrofagen met kleine moleculen of andere gerichte therapieën", zegt hij.

Het is in de kankerwereld bekend dat kankercellen "eet me niet"-signalen kunnen ontkiemen om aanvallen van ons immuunsysteem te ontwijken, en er is veel interesse in het blokkeren van deze signalen met antilichamen om de kanker te slim af te zijn. Maar Zon is meer geïnteresseerd in de "eet mij"-signalen en of ze kunnen worden geïntroduceerd in precancereuze of kankercellen om macrofagen aan te moedigen ze te vernietigen.

Dergelijke benaderingen kunnen mogelijk worden gebruikt bij precancereuze aandoeningen zoals klonale hematopoëse en myelodysplasie, gekenmerkt door schurkenstaten van bloedstamcellen, of bij leukemie en andere bloedkankers.

"Er kan een manier zijn om een ​​klein molecuul te gebruiken om de cel te belasten, wat leidt tot calreticuline aan de oppervlakte dat ervoor zorgt dat de aanstootgevende klonen worden opgegeten", speculeert Zon.

Hij stelt zich de tegenovergestelde benadering voor bij weefselregeneratie, waarbij stamcelmarkers kunnen worden gemanipuleerd om macrofagen aan te moedigen de stamcelpool voor celgebaseerde therapieën te optimaliseren. Hoewel dit onderzoek was gericht op bloedstamcellen, acht Zon het waarschijnlijk dat andere stamcelpopulaties worden blootgesteld aan een soortgelijk QA-proces.

Als dat zo is, kunnen er grote potentiële gevolgen zijn voor de levenslange gezondheid. "Je stamcelpool wordt voor het grootste deel gemaakt tijdens de embryonale ontwikkeling", merkt Zon op. "Interacties die hier plaatsvinden, bepalen welke stamcellen op volwassen leeftijd zullen worden gebruikt." + Verder verkennen

Onderzoek toont aan dat ACKR1 niet tot expressie wordt gebracht op monocyten en macrofagen, ondanks eerdere conclusies