Lidské embryonální kmenové buňky kultivované dlouhodobě v laboratořích mají velký potenciál v regenerativní medicíně, v průběhu kultivace ale podléhají nechtěným změnám.
Patří mezi ně změna metabolismu a zvýšená nestabilita genomu, které spolu navíc úzce souvisejí. Tyto buňky jsou totiž naprogramované k existenci s omezeným přístupem kyslíku a tomu mají přizpůsobený metabolismus. Jakmile však buňky začnou při dlouhodobé kultivaci v laboratořích kyslík využívat ve zvýšené míře, vzroste jejich genová nestabilita a nebude už potom možné použít je v léčbě.
Na souvislost mezi změnami v laboratorně množených kmenových buňkách a jejich přístupem ke kyslíku přišli vědci z lékařské fakulty. „Zkoumali jsme metabolismus těchto buněk. Nyní již víme, jakým způsobem začnou kyslík využívat a můžeme tak začít pátrat po podmínkách nebo inhibitorech, tedy látkách, které tomu zabrání,“ uvedl Vladimír Rotrekl z Biologického ústavu Lékařské fakulty MU.
Výzkum je pokračováním předcházejících objevů. Brněnští vědci před rokem a půl zveřejnili zprávu, že za nestabilitu uměle kultivovaných lidských embryonálních kmenových buněk může změna na části chromozomu, který nese gen regulující řízenou buněčnou smrt. Ukázalo se, že také využívají podobné mechanismy jako buňky nádorové.
V další studii z minulého roku vědci ukázali, že za zvýšenou nestabilitu kmenových buněk může také jejich snížená schopnost opravy buněčné DNA. „Zjistili jsme, že během kultivace se výrazně snižuje možnost kmenových buněk bojovat s poškozením bází DNA a může za to pokles hladiny enzymu apurinní endonukleázy,“ řekl Rotrekl.
Zdůraznil, že oba uvedené mechanismy spolu úzce souvisejí. „Jestliže se poškodí báze DNA, buňka na to za určitých okolností zareaguje a vytvoří se takzvaný dvouřetězcový zlom DNA. Tuto poruchu začne buňka opravovat, a to může v některých případech vést právě ke změnám chromozomu,“ vysvětlil souvislost obou typů poškození odborník.
Výzkumníci se potýkají také s tím, jak vyhodnotit kvalitu buněk vzhledem k jejich budoucímu použití. Ať už se jedná o využití pluripotentních kmenových buněk v regenerativní medicíně nebo při modelování nemocí, je v zájmu vědců používat buňky nepoškozené, které neprošly zmíněnými změnami a neobsahují tedy mutace.
„Zavedli jsme metodu měření frekvence mutací u pluripotentních kmenových i diferencovaných buněk. Je natolik robustní, že by se mohla zavést jako screeningová metoda i pro budoucí využití kmenových buněk v medicíně,“ dodal Rotrekl.
