Produksi darah seumur hidup tergantung pada ratusan sel yang terbentuk sebelum kelahiran

(Indonesian) THRIVE: What On Earth Will It Take? (Juli 2019).

Anonim

Seperti genealogis mengisi kekosongan dalam pohon keluarga, ilmuwan Rumah Sakit Penelitian St. Jude Children telah menetapkan bahwa produksi darah seumur hidup bergantung pada ratusan lebih banyak sel "leluhur" daripada yang dilaporkan sebelumnya. Studi ini berfokus pada asal-usul prenatal sel-sel induk pembentuk darah dan muncul hari ini sebagai publikasi online lanjutan dalam jurnal Nature Cell Biology.

Pembentukan sel darah atau sel hematopoietik bertanggung jawab untuk produksi darah seumur hidup. Sel-sel memiliki kapasitas untuk membuat semua jenis sel darah di dalam tubuh. Sel induk pembentuk darah digunakan secara terapi untuk mengembalikan produksi darah dan kekebalan pada pasien yang menjalani transplantasi sumsum tulang untuk pengobatan kanker dan penyakit lainnya. Memahami bagaimana sistem darah muncul selama perkembangan prenatal memberikan wawasan tentang asal-usul leukemia bayi dan penyakit darah lainnya yang terjadi di awal kehidupan.v

Peneliti lain yang menggunakan metode berbeda telah menghubungkan produksi darah mamalia seumur hidup hanya dengan segelintir pendahulu atau sel "leluhur" yang muncul selama perkembangan pranatal. Dalam penelitian ini, peneliti St. Jude menggunakan sistem pelabelan sel berkode warna dan pemodelan matematika untuk menunjukkan bahwa pada tikus, sel induk pembentuk darah muncul dari sekitar 500 sel prekursor daripada kurang dari 10. Sementara perkembangan sistem darah adalah sama di tikus dan manusia, jumlah sel-sel prekursor pada manusia kemungkinan setidaknya 10 kali lebih besar.

"Semua penelitian sebelumnya telah melaporkan bahwa sangat sedikit sel prekursor yang terlibat dalam pembentukan sistem darah, " kata penulis yang sesuai Shannon McKinney-Freeman, Ph.D., seorang asisten anggota Departemen Hematologi St. Jude. "Tetapi data dalam penelitian ini menunjukkan bahwa sebenarnya ada ratusan sel yang terlibat dan bahwa sistem darah yang berkembang lebih kompleks dan mungkin dibentuk sebagian oleh kemacetan peraturan yang terjadi terlambat dalam perkembangan dan berfungsi untuk membatasi jumlah sel induk pembentuk darah. "

Temuan ini juga memiliki implikasi klinis. "Memahami bagaimana sistem darah muncul, termasuk jumlah dan kompleksitas sel-sel progenitor yang terlibat, akan membantu kita mengungkap asal-usul penyakit dan mengidentifikasi sel-sel yang mungkin rentan terhadap mutasi penyebab penyakit, " katanya.

Sel induk hematopoietik terbentuk dari sel-sel prekursor yang muncul selama berbagai tahap perkembangan pranatal. Seiring perkembangan berlanjut, sel-sel mengkhususkan dan menjadi jantung, ginjal, darah dan organ lainnya.

Penelitian sebelumnya melacak sistem darah mamalia yang muncul dalam isolasi menggunakan sel yang dikumpulkan atau ditransplantasikan dari tikus yang sedang berkembang. Metode yang diperlukan mengganggu perkembangan normal sistem darah. Hasilnya menunjukkan bahwa hanya segelintir sel induk darah muncul dari aorta mamalia yang berkembang, bepergian ke hati janin dan berkembang secara dramatis sebelum bermigrasi ke sumsum tulang.

Untuk penelitian ini, penulis pertama Miguel Ganuza, Ph.D., seorang rekan postdoctoral di laboratorium McKinney-Freeman, mengadaptasi sistem yang digunakan untuk mempelajari susunan sel tumor padat. Sistem pelabelan multi-warna diaktifkan oleh gen yang diekspresikan selama jendela pengembangan tertentu.

Ganuza menggunakan sistem untuk memberi label dan melacak nasib sel-sel prekursor dari berbagai tahap perkembangan pada tikus. "Kami ingin memahami apa yang terjadi dengan sel-sel progenitor yang berbeda pada berbagai tahap perkembangan ketika kita tahu keputusan penting tentang nasib sel terjadi, " kata Ganuza.

Rekan penulis dan ahli statistik David Finkelstein, Ph.D., dari Departemen Biologi Komputasi St. Jude kemudian menggunakan pemodelan matematika untuk bekerja mundur dari darah perifer pada tikus dewasa untuk melacak kontribusi sel prekursor dari tahap awal, tengah dan akhir. perkembangan pralahir.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa sel-sel prekursor jauh lebih berkontribusi pada populasi sel induk darah pada tikus dewasa dari yang diharapkan. Temuan ini juga menimbulkan pertanyaan tentang peran hati janin dalam pembentukan sistem darah.

"Selama beberapa dekade hati janin dianggap berada di tempat jumlah sel induk darah berkembang secara dramatis, " kata McKinney-Freeman. "Hasil dalam penelitian ini menimbulkan pertanyaan tentang model itu dan bahkan menunjukkan adanya hambatan perkembangan pada hati janin atau pada tahap perkembangan selanjutnya yang membatasi populasi sel induk darah.

"Ini adalah ketika sains paling menarik, ketika Anda melihat hal-hal yang tidak Anda harapkan, " katanya.

Sementara tak terduga, ukuran dan kompleksitas sistem darah baru yang baru muncul itu masuk akal secara perkembangan, kata McKinney-Freeman. "Menghasilkan ratusan sel progenitor selama tahap perkembangan yang berbeda berarti organisme memiliki fleksibilitas yang lebih besar untuk beradaptasi dengan masalah dan masalah yang mungkin muncul seiring perkembangan berlangsung, " katanya.

menu
menu