Χωρίς καν να το σκεφτείτε, ο μυελός των οστών στο σώμα σας αναδεύει δισεκατομμύρια κύτταρα κάθε μέρα. Ο μυελός των οστών είναι το ισχυρό και αθόρυβο «εργοστάσιο αίματος» του σώματός μας, που εργάζεται σκληρά στο παρασκήνιο ενώ η καρδιά αντλεί και ελέγχει τον εγκέφαλο. Ο σπογγώδης μυελός τραβάει πραγματικά την προσοχή κατά τη διάγνωση καρκίνου του αίματος ή όταν αυτό το κρίσιμο σύστημα σταματά να λειτουργεί σωστά.
Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο ο μυελός των οστών παράγει αίμα –και πώς όλη αυτή η διαδικασία μπορεί να αποτύχει– είναι ζωτικής σημασίας για την καταπολέμηση του καρκίνου του αίματος και άλλων διαταραχών. Ωστόσο, οι περισσότερες έρευνες για τον μυελό των οστών βασίζονται σε μη ανθρώπινα ζωικά μοντέλα και κυτταροκαλλιέργειες στο εργαστήριο. Για να αντιμετωπίσει αυτό το κενό, μια ομάδα βιοϊατρικών ερευνητών κατασκεύασε το πρώτο ρεαλιστικό μοντέλο μυελού των οστών που έχει κατασκευαστεί εξ ολοκλήρου από ανθρώπινα κύτταρα. Το νέο μοντέλο μυελού των οστών που βασίζεται σε ανθρώπινα κύτταρα περιγράφεται λεπτομερώς στο α μελέτη που δημοσιεύτηκε σήμερα στο περιοδικό Βλαστοκύτταρο κυττάρων και θα μπορούσε να οδηγήσει σε πιο εξατομικευμένες θεραπείες και καλύτερες θεραπείες για τον καρκίνο και να βοηθήσει στη μείωση των δοκιμών σε ζώα.
Τι είναι ο μυελός των οστών;
Ο μυελός των οστών είναι ο μαλακός και λιπώδης ιστός που μοιάζει με ζελέ που γεμίζει τις κοιλότητες στο εσωτερικό των οστών. Περιέχει κύτταρα που παράγουν ερυθρά αιμοσφαίρια, λευκά αιμοσφαίρια και αιμοπετάλιαδημιουργώντας δισεκατομμύρια νέα κύτταρα αίματος κάθε μέρα. Τα βλαστοκύτταρα δημιουργούν τον κόκκινο μυελό των οστών που δημιουργεί νέα αιμοσφαίρια και αιμοπετάλια για το αίμα σας, ενώ ο κίτρινος μυελός των οστών αποτελείται κυρίως από λίπος και τα βλαστοκύτταρα που δημιουργούν τα οστά και τους χόνδρους.
Μεταμοσχεύσεις μυελού των οστών που εγχύουν υγιή βλαστοκύτταρα που σχηματίζουν αίμα στο σώμα για να αντικαταστήσουν τον μυελό που δεν παράγει αρκετά υγιή κύτταρα αίματος είναι μια κοινή θεραπεία για ασθένειες του μυελού των οστών. Η λευχαιμία –ένας πολύ συχνός καρκίνος του αίματος και του μυελού των οστών– στοχεύει άμεσα τον μυελό των οστών. Δημιουργείται λόγω μιας κυτταρικής μετάλλαξης στον μυελό των οστών, με μεταλλαγμένα κύτταρα να πολλαπλασιάζονται ανεξέλεγκτα και να μειώνουν την παραγωγή υγιών, φυσιολογικών κυττάρων. Μπορεί να επηρεάσει οποιονδήποτε, αλλά είναι ο πιο κοινός καρκίνος σε παιδιά και εφήβους. Σύμφωνα με το νοσοκομείο St. Jude Children’s Research Hospital, περίπου 3.500 έως 4.000 νέα κρούσματα διαγιγνώσκονται κάθε χρόνο στις Ηνωμένες Πολιτείες.
Μερικοί άλλες παθήσεις που σχετίζονται με το αίμα που συχνά σχετίζονται με μη φυσιολογική λειτουργία του μυελού των οστών περιλαμβάνουν το πολλαπλό μυέλωμα (το σώμα παράγει καρκινικά κύτταρα πλάσματος εντός του μυελού των οστών) και την απλαστική αναιμία (ο μυελός των οστών δεν παράγει αρκετά κύτταρα αίματος).
Αναδημιουργώντας τις κόγχες του μυελού των οστών
Είναι σημαντικό ότι ο μυελός των οστών δεν είναι ομοιόμορφος. Όχι μόνο έχει κόκκινο και κίτρινο χρώμα, αλλά ο μυελός των οστών αποτελείται από διάφορα εξειδικευμένα μικροπεριβάλλοντα, που ονομάζονται κόγχες. Μια θέση που ονομάζεται το ενδοστεαλική θέση είναι σημαντικό για τον σχηματισμό αίματος και σχετίζεται με την αντίσταση του καρκίνου του αίματος στις θεραπείες. Βρίσκεται κοντά στην επιφάνεια του οστού, η ενδοστειακή κόγχη αποτελείται από αιμοφόρα αγγεία, οστικά κύτταρα, νεύρα και κύτταρα του ανοσοποιητικού. Τα προηγούμενα μοντέλα ανθρώπινου μυελού των οστών δεν περιλάμβαναν όλα αυτά τα περίπλοκα κυτταρικά συστατικά, ενώ αυτό το νέο μοντέλο περιλαμβάνει.
Να χτίστε αυτόν τον νέο πολύπλοκο ιστόη ομάδα χρησιμοποίησε μια τεχνητή δομή οστού από υδροξυαπατίτης– ένα φυσικό συστατικό των οστών και των δοντιών που τα κάνει σκληρά. Στη συνέχεια χρησιμοποίησαν ανθρώπινα κύτταρα επαναπρογραμματισμένα σε μια σημαντική ομάδα κυττάρων που ονομάζονται πολυδύναμα βλαστοκύτταρα. Αυτά τα βλαστοκύτταρα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία οποιουδήποτε κυττάρου ή ιστού του σώματος και διαφορετικών εξειδικευμένων τύπων κυττάρων ανάλογα με τα σήματα που λαμβάνουν στο περιβάλλον τους.
Τα βλαστοκύτταρα ήταν δίπλα στη δομή του τεχνητού οστού. Για να μιμηθεί καλύτερα αυτό που συμβαίνει στο ανθρώπινο σώμα, η ομάδα καθοδήγησε τα κύτταρα να παράγουν τους διαφορετικούς τύπους κυττάρων που παράγονται στον πραγματικό μυελό των οστών.
Βρήκαν ότι αυτό το τρισδιάστατο μοντέλο μοιάζει πολύ με την κρίσιμη ανθρώπινη ενδοστική θέση. Με οκτώ χιλιοστά (λιγότερο από μισή ίντσα) σε διάμετρο και τέσσερα χιλιοστά σε πάχος, είναι επίσης μεγαλύτερο από τα προηγούμενα συστήματα που χρησιμοποιήθηκαν για τη μελέτη του μυελού των οστών. Το μοντέλο μπορεί επίσης να βοηθήσει τους ερευνητές να διατηρήσουν τον σχηματισμό ανθρώπινου αίματος στο εργαστήριο για εβδομάδες.
“Έχουμε μάθει πολλά για το πώς λειτουργεί ο μυελός των οστών από μελέτες σε ποντίκια.” Δόκτωρ Ιβάν Μάρτινσυν-συγγραφέας της μελέτης και βιοϊατρικός μηχανικός στο Πανεπιστήμιο της Βασιλείας στην Ελβετία, είπε σε δήλωση. “Ωστόσο, το μοντέλο μας μας φέρνει πιο κοντά στη βιολογία του ανθρώπινου οργανισμού. Θα μπορούσε να χρησιμεύσει ως συμπλήρωμα σε πολλά πειράματα σε ζώα στη μελέτη του σχηματισμού αίματος τόσο σε υγιείς όσο και σε άρρωστες καταστάσεις”.
Ένα βήμα προς την εξατομικευμένη ιατρική
Στο μέλλον, αυτό το εργαστηριακό σύστημα θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την ανάπτυξη νέων φαρμάκων και θεραπειών για τη θεραπεία ασθενειών του αίματος.
“Ωστόσο, για αυτόν τον συγκεκριμένο σκοπό, το μέγεθος του μοντέλου του μυελού των οστών μας μπορεί να είναι πολύ μεγάλο”, πρόσθεσε ο συν-συγγραφέας της μελέτης Dr. Andrés García García. Προκειμένου να δοκιμαστούν πολλές ενώσεις και δόσεις ταυτόχρονα, το μοντέλο θα πρέπει να είναι λίγο μικρότερο.
Θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για την ανάπτυξη πιο εξατομικευμένων θεραπειών για καρκίνους του αίματος, χρησιμοποιώντας ένα μοντέλο του μυελού των οστών ενός ασθενούς που παράγεται από τα δικά του κύτταρα.
VIA: popsci.com
