Ένας υγιής ενήλικας κάνει περίπου 2 εκατομμύρια αιμοσφαίρια κάθε δευτερόλεπτο και το 99% από αυτά είναι ερυθρά αιμοσφαίρια που μεταφέρουν οξυγόνο. Το άλλο 1% είναι τα αιμοπετάλια και τα διάφορα λευκά αιμοσφαίρια του ανοσοποιητικού συστήματος. Πώς τα διαφορετικά είδη ώριμων αιμοκυττάρων προέρχονται από τα ίδια “αιματοποιητικά” βλαστοκύτταρα στον μυελό των οστών έχουν αποτελέσει αντικείμενο έντονης έρευνας, αλλά οι περισσότερες μελέτες έχουν επικεντρωθεί στο 1%, τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος.
«Είναι λίγο περίεργο, αλλά επειδή τα κόκκινα κύτταρα του αίματος που εξορύσσονται και ως εκ τούτου είναι δύσκολο να εντοπίσουμε από γενετικούς δείκτες, η παραγωγή τους ήταν περισσότερο ή λιγότερο αγνοούνται από τον τεράστιο αριθμό των μελετών κατά το παρελθόν δύο δεκαετίες», δήλωσε η Καμίλα Forsberg, καθηγητής της βιομοριακής μηχανικής στη Σχολή Μηχανικών της Μπάσκιν στο UC Santa Cruz.
Σε μια νέα μελέτη, η οποία δημοσιεύτηκε στις 21 Μαρτίου στις εκθέσεις για τα βλαστοκύτταρα, το εργαστήριο της Forsberg ξεπέρασε τα τεχνικά εμπόδια για να παρέχει μια λεπτομερή καταγραφή της παραγωγής κυττάρων αίματος από αιματοποιητικά βλαστοκύτταρα. Τα ευρήματά τους είναι σημαντικά για την κατανόηση διαταραχών όπως η αναιμία, οι ασθένειες του ανοσοποιητικού συστήματος και οι καρκίνοι του αίματος όπως οι λευχαιμίες και τα λεμφώματα.
«Προσπαθούμε να κατανοήσουμε την ισορροπία της παραγωγής των κυττάρων του αίματος και των κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος, η οποία πάει στραβά σε πολλά είδη διαταραχών», δήλωσε ο Forsberg. Η διαδικασία με την οποία τα αιμοποιητικά βλαστοκύτταρα προκαλούν ώριμα κύτταρα του αίματος εμπλέκει πολλαπλούς πληθυσμούς προγονικών κυττάρων που προοδευτικά δεσμεύονται περισσότερο σε μια συγκεκριμένη «μοίρα» καθώς εξελίσσονται σε πλήρως ώριμα κύτταρα. Μια μεγάλη διακλάδωση στο δρόμο είναι μεταξύ των “λεμφοειδών προγόνων”, οι οποίες δημιουργούν λευκά αιμοσφαίρια που ονομάζονται λεμφοκύτταρα και “μυελοειδή προγονικά κύτταρα”, τα οποία δημιουργούν άλλα είδη λευκών αιμοσφαιρίων, καθώς και ερυθρά αιμοσφαίρια και αιμοπετάλια. Η πλειονότητα των κυττάρων στον μυελό των οστών είναι στην μυελοειδή προέλευση.
Ένα βασικό εύρημα της νέας μελέτης είναι ότι όλα τα προγονικά κύτταρα με μυελοειδές δυναμικό παράγουν πολύ περισσότερα ερυθρά αιμοσφαίρια από οποιοδήποτε άλλο τύπο κυττάρου. Αυτό ήταν εκπληκτικό επειδή πολλές προηγούμενες μελέτες στις οποίες προγονικά κύτταρα αναπτύχθηκαν σε κυτταρικές καλλιέργειες (in vitro) διαπίστωσαν ότι είχαν περιορισμένη ικανότητα να παράγουν ερυθρά αιμοσφαίρια και αιμοπετάλια. Ο Forsberg είπε ότι τα αποτελέσματα αυτά τώρα φαίνονται να είναι ένα τεχνούργημα των συνθηκών καλλιέργειας.
“Είναι δύσκολο να κατανοήσουμε πολλά από αυτά τα πειράματα, επειδή γνωρίζουμε ότι το σώμα μας χρειάζεται να κάνει πολλά ερυθρά αιμοσφαίρια και αιμοπετάλια”, είπε. “Τα αποτελέσματα μας δείχνουν ότι αυτά τα προγονικά κύτταρα διατηρούν πολλά ερυθρά αιμοσφαίρια. Στην πραγματικότητα, προτείνουμε ότι η παραγωγή ερυθρών αιμοσφαιρίων είναι η προεπιλεγμένη οδός.”
Σε πειράματα με επικεφαλής τον πρώτο συγγραφέα Scott Boyer, μεταπτυχιακό φοιτητή στο εργαστήριο του Forsberg, ερευνητές μεταμόσχευσαν διαφορετικούς πληθυσμούς προγονικών κυττάρων σε ποντίκια και παρακολούθησαν την παραγωγή ερυθρών αιμοσφαιρίων καθώς και αιμοπεταλίων (το δεύτερο μεγαλύτερο συστατικό αίματος) και ανοσοκυττάρων. Η Boyer ήταν επίσης σε θέση να μεταμοσχεύσει μεμονωμένα προγονικά κύτταρα και στη συνέχεια να ταυτοποιήσει το αίμα και τα ανοσοκύτταρα που παρήγαγε.
Με τον ποσοτικό προσδιορισμό των αριθμών των ώριμων κυττάρων του αίματος που παράγονται από μεταφυτευμένους προγόνους, οι ερευνητές μπόρεσαν να αποδείξουν ότι τα ερυθρά αιμοσφαίρια ήταν μακράν ο πιο άφθονος κυτταρικός τύπος που παράγεται από κάθε τύπο προγονικών κυττάρων, με εξαίρεση τους λεμφικούς προγόνους. Τα ευρήματά τους οδήγησαν στην ανάπτυξη ενός μοντέλου αιμοποιητικής διαφοροποίησης που επικεντρώνεται στα ερυθρά αιμοσφαίρια ως το προεπιλεγμένο μονοπάτι για όλους τους μυελογενείς προγόνους.