Descoperire fără precedent în biomedicină. Cercetătorii au creat o măduvă osoasă umană care produce sânge
Oamenii de ştiinţă au creat un model uman de măduvă osoasă care a reuşit să producă celule sanguine în mod susţinut. „Fabrica de sânge” uman în miniatură, crescută în laborator, reproduce fidel măduva osoasă.
Măduva osoasă este locul unde se formează toate celulele sângelui, iar când acest proces se dereglează, apar boli grave, inclusiv leucemiile. Un model de laborator care să copieze cât mai bine acest „atelier” intern ar putea ajuta la înţelegerea bolilor şi la testarea tratamentelor, fără a recurge mereu la experimente pe animale.
Cercetători de la Departamentul de Biomedicină şi Spitalul Universitar Basel, din Elveţia, au reuşit o premieră la nivel mondial, recreând în laborator un model de măduvă osoasă umană, care nu doar că arată ca ţesutul real, dar a şi produs celule sanguine în mod susţinut, timp de mai multe săptămâni.
Modelul reprodus în laborator produce sânge
Modelul, realizat exclusiv din celule umane, este descris ca o premieră în domeniu şi ar putea deveni o platformă importantă pentru studiul cancerelor de sânge şi pentru testarea de medicamente, cu potenţial de a reduce numărul de experimente pe animale.
În organism, „fabrica de sânge” este un ţesut extrem de specializat, alcătuit dintr-o reţea densă de celule osoase, vase de sânge, fibre nervoase, celule imune şi alte tipuri celulare care comunică permanent prin semnale chimice şi mecanice. Această complexitate a făcut ca, timp de decenii, majoritatea studiilor despre funcţionarea măduvei osoase să depindă de modele animale, în special cele de şoarece, sau de sisteme celulare simplificate, care nu pot reproduce complet mediul uman.
Noua platformă, descrisă într-un articol ştiinţific publicat recent în revista Cell Stem Cell, încearcă să depăşească aceste limite prin imitarea unui microambient-cheie al măduvei, numit nişă endostală. Nişele sunt microzone specializate din măduvă, fiecare cu rol propriu în maturarea şi menţinerea celulelor stem hematopoietice (celulele „mamă” ale sângelui).
Nişa endostală, aflată în vecinătatea suprafeţei osoase, este esenţială pentru formarea de noi celule sanguine şi a fost asociată cu mecanismele prin care unele cancere hematologice devin rezistente la tratament. Până acum, niciun model uman nu a reuşit să includă, într-un singur sistem, toate componentele biologice relevante ale acestei nişe.
Cercetătorii au construit structura pe o schelă artificială
Pentru a construi noul model, echipa a pornit de la un schelet osos artificial din hidroxiapatită, mineral prezent în mod natural în oase şi dinţi, care oferă suportul tridimensional necesar. Pe această schelă au fost introduse celule umane reprogramate în celule stem pluripotente, capabile să se transforme în multe tipuri celulare, în funcţie de semnalele din mediu. Printr-o serie de paşi de dezvoltare controlaţi, cercetătorii au ghidat aceste celule să se diferenţieze în multiple tipuri celulare specifice măduvei.
Analizele au arătat că structura obţinută seamănă îndeaproape cu nişa endostală umană din punct de vedere al arhitecturii şi al compoziţiei celulare. În plus, modelul este mai mare decât prototipurile anterioare, aproximativ opt milimetri în diametru şi patru milimetri în grosime, ceea ce a permis menţinerea formării de celule sanguine umane în laborator timp de mai multe săptămâni.
Potrivit autorilor, această realizare apropie semnificativ studiul hematopoiezei - producerea celulelor sanguine - de biologia reală umană.
Aceştia subliniază că cercetările pe şoarece au oferit multe informaţii despre măduvă, însă noul model poate completa aceste date, mai ales când se investighează diferenţe între mecanismele umane şi cele animale. Iniţiativa se înscrie şi în eforturile instituţiei de a reduce, rafina şi înlocui pe cât posibil utilizarea animalelor în cercetare.
Modelul ar putea deveni personalizat pentru pacienți
Platforma ar putea avea un rol important şi în dezvoltarea de medicamente, deoarece permite observarea directă a efectelor unui tratament asupra unui microambient uman realist. Totuşi, pentru screening-uri farmacologice cu multe molecule şi doze în paralel, cercetătorii notează că sistemul ar trebui miniaturizat suplimentar.
Pe termen mai lung, echipa vede posibilă dezvoltarea unei variante personalizate ale acestei măduve artificiale pornind din celulele pacienţilor cu cancere hematologice, astfel încât terapiile să poată fi testate ex vivo înainte de a fi administrate.
Deşi modelul trebuie încă îmbunătăţit şi validat prin experimente suplimentare înainte ca o astfel de utilizare clinică să devină realitate, studiul reprezintă un pas important spre modele umane funcţionale care ar putea accelera atât cercetarea în biomedicină, cât şi medicina personalizată în bolile de sânge.
