Dyrkede stamceller rekonstruerer sensorisk nerve- og vævsstruktur i næsen

Et team af forskere ved Tufts University School of Medicine udviklede en metode til at dyrke og vedligeholde olfaktoriske stamceller i kultur, som så kan bruges til at genoprette væv i næsen. Opdagelsen vækker håb om, at fremtidige terapier kan udvikles til at genoprette lugtesansen hos individer, hvor den er blevet beskadiget af skader eller degeneration.

Stamcellerne, kaldet horisontale basalceller (HBC'er), kan genbefolke alle olfaktoriske epitel (OE) celletyper, herunder sensoriske neuroner, ved transplantation i skadet væv. Udgivet i dag i bladet Stamcellerapporter , udviklingen baner vejen for yderligere forskning i stamcelletransplantationsterapier, eller farmakologiske tilgange, der stimulerer stamceller i næsen til at regenerere væv.

De nerver, der giver lugtesansen, er unikke sammenlignet med resten af ​​nervesystemet, ved, at de kan udløse en robust og næsten fuldstændig regenerativ reaktion efter skade. OE-væv indeholder to typer stamceller - globuse basalceller (GBC'er) og HBC'er. GBC'erne er blevet dyrket med succes og ser ud til at have en primær rolle i repopulation af celler, der er gået tabt til rutinemæssig omsætning. HBC'er, imidlertid, forbliver i dvale og aktiveres ikke, før der er en skade. Desværre, undersøgelser af disse celler har været begrænset af det faktum, at de ikke kunne udvides og vedligeholdes i kultur. I dette studie, forskerne fastslog de optimale betingelser for at udvide og opretholde sunde HBC-stamceller i kultur, lånemetoder og faktorer, der bruges til at vedligeholde respiratoriske stamceller.

"Når vi fandt ud af, at vi kunne dyrke HBC'er i laboratoriet, og at de udtrykte de samme identificerende molekylære markører fundet in vivo, vi søgte at bekræfte, om de ville fungere lige så godt som in vivo HBC'erne - kan de regenerere væv, der er blevet såret - og det gjorde de!" sagde James Schwob, M.D., Ph.D., professor i udviklingsmolekylær og kemisk biologi ved Tufts University School of Medicine, og tilsvarende forfatter til undersøgelsen.

På trods af en naturlig evne til regenerering, dysfunktion i lugtesansen er stadig rapporteret blandt 19,4 procent af befolkningen (OLFACAT-undersøgelse, 2003), med 0,3 procent, der oplever fuldstændigt tab af lugt. Årsager spænder fra aldring, skade, rygning, og neurodegenerative sygdomme til visse medikamenter.

Schwob og hans team opdagede, at de laboratoriedyrkede HBC'er var i stand til at udfylde olfaktoriske læsioner, generere flere celletyper inklusive Sus-celler, basalceller og olfaktoriske sensoriske neuroner.

"HBC'erne i kulturen forblev stille, stort set som de gør in vivo, men vi var i stand til at udløse dem til en aktiv tilstand for at starte processen med differentiering til forskellige lugteepitelceller lige før de blev indpodet i skadet væv, " sagde Jesse Peterson, Ph.D., første forfatter til undersøgelsen og i øjeblikket post-doc ved MRC Laboratory of Molecular Biology. Peterson udførte undersøgelsen som en del af sin doktorafhandling ved Sackler School of Graduate Biomedical Sciences ved Tufts, rådgivet af Schwob.

Den anvendte trigger var retinsyre, som har den effekt at sænke niveauet af proteinet P63 i cellerne, fører til stamcelleaktivering. P63 fungerer som en "master control switch" og er kendt for at sænke niveauerne under skade, overgang af HBC'er fra hviletilstand til aktivering in vivo. En mere grundig forståelse af P63's rolle er blevet hæmmet af det langsomme tempo i in vivo undersøgelser. Med laboratoriedyrkede HBC'er, aktiveringsmekanismerne kan undersøges nærmere.

"Nu hvor vi kan skabe en reserve af sovende stamceller, vi ser dette som et nyttigt værktøj til at udforske måder at lede celledifferentiering mod specifikke celletyper, og udvikle nye stamcelleterapier til vævs- og sensorisk regenerering - ved at bruge patientens egne stamceller til dyrkning og transplantation, eller farmakologiske indgreb for at aktivere patientens egne sovende stamceller i næsen, " sagde Schwob.