Med hjälp av levande avbildning och cellulär streckkodning har forskare i stamcellsprogrammet vid Boston Children's Hospital skymtat hur nya stamceller – i det här fallet blodstamceller – kontrolleras för kvalitet strax efter att de föds. Studien, som kan ha konsekvenser för cancer och regenerativ medicin, publicerades den 22 september i tidskriften Science .

Leds av Sam Wattrus, en Ph.D. kandidat i labbet av Leonard Zon, MD, använde forskarna en zebrafiskmodell för att observera stamcellsutveckling. När en stamcell föds, fann de, reser den till en speciell plats där immunceller som kallas makrofager kommer i intim fysisk kontakt med varje cell.

Det är då granskningen sker:Celler som visar tecken på stress (med höga nivåer av giftiga molekyler kända som reaktiva syrearter) uppslukades och åts upp av makrofagerna, fann teamet. Däremot fick uppenbarligen friska stamceller leva och amplifierades selektivt.

"När en makrofag interagerar med celler, tar den in en enorm mängd biologisk information", säger Wattrus. "Vad vi ser är att celler som har hög stress elimineras, och de med låg stress delar sig selektivt."

Efter att utforska vidare visade Wattrus och kollegor att de stressade stamcellerna bar en specifik markör på sin yta, ett protein som kallas calreticulin, som fungerar som en "ät mig"-signal. Stamceller som saknade kalretikulin, eller som bara hade små mängder av det, åts inte upp och verkade uppmuntras att expandera. Makrofagerna verkade ta bort en del material från dem, och stamcellerna fortsatte att föröka sig efter mötet.

"Genom att använda cellulär streckkodning kan vi mäta antalet kloner (distinkta cellpopulationer) efter att interaktionen inträffar", utvecklar Zon, som också är knuten till avdelningen för hematologi/onkologi och är utredare vid Howard Hughes Medical Institute. "Om en makrofag inte "gillar" en stamcell, kommer den klonen inte att bidra till stamcellspoolen."

Möjliga konsekvenser för cancer, regenerativ medicin

Teamet observerade också liknande makrofag-stamcellsinteraktioner i embryonala möss. Zon tror att denna kvalitetssäkringsprocess kan leda till nya tillvägagångssätt för cancer och regenerativ medicin, och söker för närvarande båda möjligheterna i sitt labb.

"Du skulle i princip lära stamcellerna att vara attraktiva eller frånstötande för makrofager med små molekyler eller andra riktade terapier", säger han.

Det är känt i cancervärlden att cancerceller kan spira "ät mig inte"-signaler för att undvika attacker från vårt immunförsvar, och det finns ett stort intresse för att blockera dessa signaler med antikroppar för att överlista cancern. Men Zon är mer intresserad av "ät mig"-signalerna och om de skulle kunna introduceras i precancerösa eller cancerceller för att uppmuntra makrofager att förstöra dem.

Sådana tillvägagångssätt skulle potentiellt kunna användas i pre-cancerösa tillstånd som klonal hematopoiesis och myelodysplasi, kännetecknad av oseriösa populationer av blodstamceller, eller vid leukemi och andra blodcancer.

"Det kan finnas ett sätt att använda en liten molekyl för att stressa cellen, vilket leder till ytkalretikulin som gör att de kränkande klonerna äts", spekulerar Zon.

Han föreställer sig det motsatta tillvägagångssättet i vävnadsregenerering, där stamcellsmarkörer kan manipuleras för att uppmuntra makrofager att optimera stamcellspoolen för cellbaserade terapier. Även om denna studie var fokuserad på blodstamceller, anser Zon att det är troligt att andra stamcellspopulationer utsätts för en liknande kvalitetssäkringsprocess.

Om så är fallet kan det få stora potentiella konsekvenser för livslång hälsa. "Din stamcellspool skapas för det mesta under embryonal utveckling", konstaterar Zon. "Interaktioner som händer här avgör vilka stamceller som kommer att användas i vuxen ålder." + Utforska vidare

Studie visar att ACKR1 inte uttrycks på monocyter och makrofager, trots tidigare slutsatser