Osteoporózní stopa nalezená v proteinu signalizujícím kmenové bunky

Pochopení, jak dobre známý signalizacní protein ovlivnuje to, zda se kmenové bunky kostní drene zmení na kost nebo tuk, by mohly zmenit názor vedcu na osteoporózu a vést k nové lécbe onemocnení snizujícími kosti.
Jedná se o dusledky nové studie vedené Harvard Medical School (HMS), která byla zverejnena online Journal of Clinical Investigation dne 13. srpna.
Senior autor Bjorn Olsen, profesor biologie bunek Hersey v HMS, rekl pro tisk o tom, co nasli:
"Posunuje myslení o tom, co rídí diferenciaci kmenových bunek na kostní bunky místo tukových bunek a jak zajistit, aby tento mechanismus zustal aktivní se stárnutím."
Kosta není mrtvý materiál: je to zivá tkán, která se mení po celou dobu, protoze je trvale utvárena a reabsorbována.

Osteoporóza je casté onemocnení kostí, pri nemz se kostní tkán stává postupne tencí, coz vede k vyssímu riziku zlomeniny. Ovlivnuje to asi 1 z 5 amerických zen a predpokládá se, ze jsou zpusobeny kmenovými bunkami, které se bezne diferencují do bunek tvorících kosti a stávají se tím casem tukovými bunkami.
Olsen, který je profesorem vývojové biologie a dekanem výzkumu na Harvardské skole dentální medicíny a kolegové, se rozhodl vysetrit úlohu vaskulárního endoteliálního rustového faktoru nebo VEGF spolecného signálního proteinu, který hraje klícovou roli vývoj krevních cév, které jsou dulezité v casném rustu kostí a pri udrzování skeletu u savcu. Protein pusobí aktivací receptoru na povrchu bunek.

Geneticky konstruované mysi chybející VEGF

Jako první krok vedci geneticky pripravili laboratorní mysi, které nemely schopnost produkovat VEGF ve svých kmenových bunkách kostní drene.
Brzy poté, co se narodili, kostry mysí zacaly vykazovat vlastnosti podobné osteoporóze, jako je snízení kostní tkáne a tvorba tuku v kostní dreni.
Kdyz vedci izolovali kmenové bunky z mysí a rozmnozovali je v kulture, zjistili, ze je pravdepodobnejsí, ze se budou diferencovat na tukové bunky, nez do bunek tvorících kost nebo osteoblastu.

Aby se overilo, ze se jedná o neprítomnost VEGF, která produkuje tento úcinek, vedci zakázali VEGF v kmenových bunkách mysí divokého typu. Pouzívali metodu známou jako rusení RNA.
Výsledek byl podobný genetickým inzenýrum mysí, které nemely schopnost produkovat VEGF, coz potvrzuje, ze protein je nezbytný pro to, aby kmenové bunky byly normálne diferencovány do bunek tvorících kost.

Pouze VEGF produkovaný uvnitr kmenových bunek funguje

Nicméne nebylo jasné, jakým zpusobem VEGF ovlivnil proces diferenciace kmenových bunek. Bylo by prosté koupání bunek ve VEGF, které nevylucovaly, dostatecné k tomu, aby stimulovaly normální diferenciaci do bunek tvorících kosti?
Ale kdyz pridali protein VEGF k bunkám v kulture kmenových bunek od mysí vytvorených mysí, vedci zjistili, ze neobnoví normální diferenciaci.
Takze mozná to nemá zájem o VEGF, ale skutecnost, ze je vyrobena uvnitr kmenových bunek.
Kvuli této zkousce výzkumníci opetovne zavedli chybející genetický kód pro produkci bílkovin do jádra bunek v bunecné kulture (udelali to vlozením viru nesoucího chybející bit kódu).

Pracovalo: jakmile kultivované kmenové bunky obdrzely chybející genetický kód pro prípravu VEGF, zacínají vytváret VEGF protein a diferencují se na bunky tvorící kosti v pomeru podobném normálním bunkám.
To naznacuje, ze schopnost kmenových bunek kostní drene diferencovat se do bunek vytvárejících kosti potrebuje VEGF, který se vytvárí uvnitr bunek.
Vedci potvrdili tento pomerne neocekávaný výsledek s dalsími biochemickými a kontrolními experimenty.
Z dalsích experimentu také prokázali, ze VEGF kontroluje molekuly, které jsou dulezité pro tvorbu kosti a diferenciaci tukových bunek, a také reguluje protein v jádrech bunek, o nichz se predpokládá, ze hrají roli pri predcasném stárnutí.

Co dál?

Olsen a jeho tým se nyní chtejí dozvedet více o signalizacních cestách VEGF v kmenových bunkách kostní drene a identifikovat cíle pro léky.
Rekl tiskum, jestli by lépe porozumeli signalizacním mechanismum a zjistili, které cásti z nich mají za cíl zvýsit produkci VEGF uvnitr bunek, pak by to pravdepodobne mohlo otevrít potenciální cesty pro nové terapie osteoporózy.
NIH granty a financní prostredky z Harvardské skoly zubní medicíny Dean's Scholarship pomohly zaplatit za studium.
Napsal Catharine Paddock PhD