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As células-tronco hematopoiéticas (HSCs) são importantes células sanguíneas imaturas na medula óssea que podem ser acionadas para se desenvolver em qualquer tipo de célula sanguínea. Os transplantes de HSC podem ser usados para tratar condições em que a medula óssea é danificada e não é mais capaz de produzir células sanguíneas saudáveis, mas o uso generalizado e seguro de HSCs é limitado por barreiras ao crescimento e expansão celular no laboratório (ou seja, ex vivo). Agora, uma equipe liderada por pesquisadores da Universidade de Tsukuba estabeleceu um novo sistema de cultura que suporta a expansão ex vivo de longo prazo de HSCs.
As HSCs humanas são frequentemente e facilmente obtidas do sangue do cordão umbilical, mas isso produz um número insuficiente de HSCs para um transplante adequado. Embora a expansão de HSC ex vivo seja claramente necessária, esse objetivo tem sido difícil de alcançar. Em pesquisas anteriores, moléculas de sinalização celular chamadas citocinas e uma proteína chamada albumina foram frequentemente usadas para estimular a expansão de HSC, mas tiveram sucesso apenas a curto prazo.
“Outras equipes mostraram resultados promissores usando novas abordagens para a expansão ex vivo de HSC, incluindo a adição de pequenas moléculas, certos hidrogéis, vários fatores de crescimento ou inibidores de pequenas moléculas ao meio de cultura celular” explica o professor Satoshi Yamazaki, autor sênior do estudo .
Embora as citocinas fossem consideradas indispensáveis para o crescimento ex vivo de HSC, a equipe de pesquisa levantou a hipótese de outras novas abordagens como alternativas adequadas. Começando com HSCs de camundongos, eles descobriram anteriormente que a albumina poderia ser substituída por um polímero sintético. Isso não apenas superou o problema de variabilidade relacionado à albumina entre lotes usados em diferentes experimentos, mas também evitou os efeitos negativos de impurezas que comumente surgem.
Quando a equipe de pesquisa aplicou esse método a HSCs humanas, eles observaram uma proliferação menos robusta do que em HSCs de camundongos. Após a análise molecular, eles observaram diminuição da atividade de moléculas sinalizadoras vitais chamadas PI3K e AKT. Para resolver isso, eles descobriram que adicionar produtos químicos para ativar PI3K e AKT poderia melhorar significativamente o crescimento humano de HSC.
“Também descobrimos que a adição de um agonista do receptor químico conhecido como butizamida pode estimular a proliferação celular, fornecendo uma boa alternativa às citocinas comumente usadas no passado”, descreve o professor Yamazaki.
A adição de um composto chamado UM171, bem como de um polímero específico, melhorou os resultados ao apoiar a expansão HSC de longo prazo. Usando uma técnica conhecida como sequenciamento de RNA, a equipe confirmou os efeitos bem-sucedidos desse sistema na expressão gênica em células individuais. Além disso, o transplante das HSCs em camundongos apoiou o enxerto e o crescimento das células que foram expandidas usando seu novo sistema de cultura.
Dada a importância da expansão ex vivo de HSCs humanas, o sistema recém-estabelecido usando um meio de cultura de células definido quimicamente ideal fornece uma alternativa adequada para sistemas que usam meios típicos contendo citocinas. Este trabalho pode ajudar a promover várias terapêuticas relacionadas ao HSC no desenvolvimento clínico e potencialmente salvar vidas.
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