Новаторское новое исследование переворачивает понимание того, как формируется кровь.
Исследования «штрих-кодирования» обнаружили два независимых источника клеток крови у мышей. Если это подтвердится у людей, наше понимание рака крови, трансплантации костного мозга и старения иммунной системы изменится.
Происхождение нашей крови может быть не совсем таким, как мы думали. Используя клеточное «штрих-кодирование» на мышах, новаторские исследования показывают, что клетки крови происходят не из одного типа материнских клеток, а из двух, что может иметь последствия для рака крови, трансплантации костного мозга и иммунологии. Фернандо Камарго, доктор философии, из программы стволовых клеток в Бостонской детской больнице, возглавил исследование, опубликованное в журнале Nature 15 июня 2022 года.
«Исторически люди считали, что большая часть нашей крови происходит из очень небольшого числа клеток, которые в конечном итоге становятся стволовыми клетками крови, также известными как гемопоэтические стволовые клетки», — говорит Камарго, который также является членом Гарвардского института стволовых клеток и профессор Гарвардского университета. «Мы были удивлены, обнаружив еще одну группу клеток-предшественников, которые не происходят из стволовых клеток. Они составляют большую часть крови в период внутриутробного развития до юношеского возраста, а затем постепенно начинают уменьшаться».
В настоящее время исследователи проверяют, применимы ли полученные данные и к людям. Если это так, то эти клетки, известные как эмбриональные мультипотентные клетки-предшественники (eMPP), потенциально могут стать основой для новых методов лечения для повышения иммунной системы стареющих людей. Они также могут пролить новый свет на рак крови, особенно у детей, и помочь сделать трансплантацию костного мозга более эффективной.
Сотовые «штрих-коды»
Команда Камарго применила метод штрихового кодирования, который они разработали несколько лет назад . Используя либо фермент, известный как транспозаза, либо редактирование гена CRISPR, они вставили уникальные генетические последовательности в эмбриональные клетки мыши таким образом, что все клетки, происходящие от них, также несли эти последовательности. Это позволило команде отслеживать появление всех различных типов клеток крови и их происхождение вплоть до взрослой жизни.
«Раньше у людей не было этих инструментов, — говорит Камарго. «Кроме того, идея о том, что стволовые клетки дают начало всем клеткам крови, настолько укоренилась в этой области, что никто не пытался ее подвергнуть сомнению. Отслеживая, что происходило с мышами с течением времени, мы смогли увидеть новую биологию».
Врачи и ученые в области медицины и биологии долгое время исследуют происхождение крови, и их мнения по этому вопросу разнообразны. Большинство специалистов согласны, что кровь формируется в костном мозге, где стволовые клетки превращаются в различные типы клеток, включая эритроциты, лейкоциты и тромбоциты. Однако некоторые врачи подчеркивают, что на формирование крови также влияют генетические факторы и окружающая среда. В последние годы внимание уделяется и микробиому, который может оказывать влияние на состав крови и иммунный ответ. Таким образом, врачи приходят к выводу, что происхождение крови — это сложный процесс, зависящий от множества факторов, и дальнейшие исследования помогут глубже понять его механизмы.
Понимание старения иммунной системы
С помощью штрих-кодирования исследователи обнаружили, что eMPP, по сравнению со стволовыми клетками крови, являются более распространенным источником большинства лимфоидных клеток, важных для иммунных реакций, таких как В-клетки и Т-клетки. Камарго считает, что снижение eMPP, которое они наблюдали с возрастом, может объяснить, почему иммунитет людей ослабевает с возрастом.
«Сейчас мы пытаемся понять, почему эти клетки угасают в среднем возрасте, что потенциально может позволить нам манипулировать ими с целью омоложения иммунной системы», — говорит Камарго.
Теоретически может быть два подхода: продление жизни клеток eMPP, возможно, с помощью факторов роста или иммунных сигнальных молекул, или лечение стволовых клеток крови с помощью генной терапии или других подходов, чтобы сделать их более похожими на eMPP.
Распаковка рака крови
- Камарго также воодушевлен потенциальными последствиями для лучшего понимания и лечения рака крови. Например, миелоидные лейкозы, поражающие в основном пожилых людей, поражают миелоидные клетки крови, такие как гранулоциты и моноциты.
- Камарго считает, что эти лейкозы могут возникать из стволовых клеток крови, а лейкозы у детей, в основном лимфоидные лейкозы, могут возникать из eMPP.
- «Мы пытаемся понять последствия мутаций, которые приводят к лейкемии, изучая их влияние как на стволовые клетки крови, так и на eMPP у мышей», — говорит он. «Мы хотим увидеть, являются ли лейкемии, возникающие из этих разных клеток происхождения, разными — лимфоидными или миелоидными».
Кровь всегда вызывала у людей множество вопросов и споров. Одни считают, что её происхождение связано с древними мифами и легендами, где кровь символизировала жизнь и смерть. Другие обращаются к научным исследованиям, утверждая, что кровь возникла в процессе эволюции как необходимый элемент для транспортировки кислорода и питательных веществ. В последние годы всё больше людей интересуются не только биологией, но и культурными аспектами, связанными с кровью. Например, в некоторых культурах кровь считается священной, а её потеря — трагедией. Существуют даже теории о том, что кровь может хранить память о предках. Таким образом, вопрос о происхождении крови остаётся открытым и многогранным, объединяя в себе как научные, так и философские размышления.
Улучшение трансплантации костного мозга?
Наконец, признание того, что в крови есть два типа материнских клеток, может произвести революцию в трансплантации костного мозга.
«Когда мы попытались сделать трансплантацию костного мозга мышам, мы обнаружили, что eMPP плохо приживаются; они просуществовали всего несколько недель», — говорит Камарго. «Если бы мы могли добавить несколько генов, чтобы eMPP приживались в течение длительного времени, они потенциально могли бы стать лучшим источником для трансплантации костного мозга. Они чаще встречаются у более молодых доноров костного мозга, чем стволовые клетки крови, и они предназначены для производства лимфоидных клеток, что может привести к лучшему восстановлению иммунной системы и меньшему количеству инфекционных осложнений после трансплантации».
Сачин Х. Патель, доктор медицинских наук, сотрудник программы стволовых клеток (сейчас работает в Калифорнийском университете в Сан-Франциско) и Константина Христодулу, доктор наук (сейчас работает в Bristol Myers Squibb), были соавторами статьи. Исследование финансировалось Национальным институтом здравоохранения (HL128850-01A1, P01HL13147), Фондом MDS Эванса, Фондом Алекса Лимонейда, Обществом лейкемии и лимфомы и Медицинским институтом Говарда Хьюза. Авторы заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.
Вопрос-ответ
Какое происхождение имеет кровь?
У человека кровь образуется из кроветворных стволовых клеток, количество которых составляет около 30 000, в основном в костном мозге, а также в пейеровых бляшках тонкой кишки, тимусе, лимфатических узлах и селезёнке. Изучением крови занимается раздел медицины под названием гематология.
Откуда берется кровь человека?
Большинство клеток крови вырабатываются в костном мозге. Их образование и замещение происходит непрерывно. Время существования клетки крови до ее замещения называется продолжительностью жизни клетки. Кровь состоит из четырех компонентов: эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов и плазмы.
Как появилась кровь?
Первые настоящие переносчики — молекулы, переносящие газы, — появились как раз у червей. С момента возникновения белков-переносчиков и началась история настоящей крови — цветной жидкости, по солености напоминающей морскую воду и помогающей переносить молекулы газа по организму.
Откуда генерируется кровь?
В костном мозге созревают различные клетки крови.
Советы
СОВЕТ №1
Изучите анатомию и физиологию человека, чтобы лучше понять, как функционирует кровь и какие процессы происходят в организме. Это поможет вам осознать важность крови и её роль в поддержании жизни.
СОВЕТ №2
Обратите внимание на современные исследования в области гематологии. Научные статьи и публикации могут дать вам представление о последних открытиях и теоретических подходах к изучению крови и её происхождения.
Читайте также:
СОВЕТ №3
Посетите выставки или музеи, посвященные биологии и медицине. Это может стать увлекательным способом узнать больше о крови, её составе и эволюции, а также увидеть реальные образцы и модели.
