MESENCHYMAL STEM- AND STROMAL CELLS IN BONE MARROW AND OSTEOSARCOMA

Abstract: Popular Abstract in Swedish Mesenkymala stamceller (MSC) kan isoleras från en rad olika vävnader i kroppen, bland annat från benmärg. De kan differentiera till ben, brosk, fett- och bindvävnad men deras exakt roll i kroppen är inte väl känd. Den senaste forskningen tyder dock på att en av deras huvuduppgifter är att stödja blodbildningen som sker av blod- eller hematopoetiska stamceller. Man antar att MSC bildar den hematopoetiska stamcellens omgivning (eller niche) och därifrån stödjer blodbildningen. MSC är väldigt enkla att isolera från kroppen och odlar man dem i inkubator så växer de snabbt och behåller sin differentieringsförmåga. Bland annat är det differentieringspotentialen som gör att dessa celler är intressanta kandidater för kliniska användningsområden (t.ex. transplantation). Inom denna ram är det viktigt att samla information om dessa celler och karakterisera cellerna såväl i deras naturliga omgivning (kroppen) som i inkubatorn. Detta var målen med delarbete (I) och delarbete (II). Inom (I) kunde vi visa att man med hjälp av cellmarkörer (nämligen CD271, CD45 och CD146) kan isolera en renare stamcellspopulation än man tidigare kunnat. Dessutom kunde vi visa att MSC i benmärgen finns i olika omgivningar, att dessa omgivningar möjligtvis kan relatera till olika typer av hematopoetiska stamceller och att dessa omgivningar kan skiljas åt med hjälp av en cellmarkör som heter CD146. I delarbete (II) analyserade vi odlade mesenkymala stamceller och hittade en subpopulation som hade en mindre växt- och differentieringsförmåga än huvudpopulationen vilket kan vara viktigt när man planerar att transplantera cellerna. Mesenkymala stamceller verkar inte bara inneha en stödjande roll vid blodbildning men också vid tillväxt och spridning av tumörer. För delarbete (III) valde vi att analysera en speciell typ av bencancer (osteosarkom) där målet var att isolera och karakterisera eventuellt förekommande MSC. Vi visade att det finns MSC i osteosarkom och att dessa celler var väldigt lika MSC isolerade från frisk benmärg. Målet med delarbete (IV) var att identifiera eventuella skillnader mellan mesenkymala stamceller från bencancer och mesenkymala stamceller isolerade från frisk vävnad. Vi kunde visa att det inte bara fanns likheter mellan MSC från osteosarkom och MSC från benmärg utan också skillnader: Vissa cell markörer (som t.ex. CD142, LY6H och OSS3) förekom bara på MSC från osteosarkom. Förhoppningsvis kommer dessa skillnader att kunna användas som utgångspunkt för nya terapier där målet är att kapa det stöd som de tumörstödjande mesenkymala stamcellerna ger. Preliminära analyser kring detta utförs i skrivande stund. Popular Abstract in German Mesenchymale Stammzellen (MSZ) können aus einer Reihe verschiedener Gewebe des menschlichen Körpers isoliert werden und sie sind in der Lage zu Knochen, Knorpel, Fett- und Bindegewebe zu differenzieren. Über die genaue Funktion dieser Zellen im Körper ist noch nicht viel bekannt. Neueste Forschungsergebnisse deuten jedoch darauf hin, dass die Unterstützung der Blutbildung eine ihrer Hauptaufgaben darstellt. Blut wird von Blut- oder Hämatopoetischen Stammzellen (HSZ) gebildet und man nimmt an, dass MSZ die direkte Umgebung der HSZ bilden (deren Nische) und von hier die Blutbildung unterstützen. MSZ lassen sich verhältnismässig leicht aus Gewebeproben eines Spenders isolieren. In Kultur ausserhalb des Körpers wachsen die Zellen schnell und behalten ihr Differenzierungspotential. Dieses Differenzierungspotential ist es unter anderem, was die Zellen zu interessanten Kandidaten für klinische Anwendungsbereiche (z. Bsp.: Transplantation) macht. Vor diesem Hintergrund ist es wichtig diese Zellen besser zu charakterisieren, sowohl in ihrer natürlichen Umgebung (im Körper) als auch in Kultur im Inkubator. Dieses Ziel wurde in den Arbeiten (I) und (II) verfolgt. In Studie (I) konnten wir zeigen, dass man mit Hilfe einer Gruppe von Oberflächenmolekülen (CD271, CD45 und CD146) eine Stammzell- population isolieren kann, die wesentlich höher aufgereinigt ist, als es bisher möglich war. Darüber hinaus konnten wir zeigen, dass sich MSZ im Knochenmark an unterschiedlichen Positionen befinden, und das die Ursprungsposition einer Zelle im Zusammenhang mit dem Vorhandensein des Oberflächenmoleküls CD146 steht. In Arbeit (II) analysierten wir kultivierte MSZ und konnten nachweisen, dass sich in den Kulturen Subpopulationen befinden, die ein geringeres Wachstums- und Differenzierungspotential besitzen, als der Rest der Zellen. Diese Information könnte bei der therapeutischen Anwendung (Transplantation) kultivierter Zellen von Nutzen sein. Mesenchymale Stammzellen scheinen allerdings nicht nur die Blutbildung zu unterstützen, sondern auch die Entstehung und Ausbreitung von Tumoren. Aus diesem Grund analysierten wir in Studie (III) einen häufig vorkommenden Knochentumor (Osteosarkom) mit dem Ziel eventuell vorkommende MSZ zu isolieren und zu charakterisieren. Wir konnten zeigen, dass MSZ in hoher Zahl im Osteosarkom vorkommen und dass diese MSZ jenen, aus dem Knochenmark isolierten, sehr ähnlich sind. Das Ziel von Arbeit (IV) war es schliesslich möglicherweise vorhandene Unterschiede zwischen MSZ aus gesundem Knochenmark und MSZ aus Tumoren zu identifizieren. Unsere Daten zeigen, dass nicht nur Ähnlichkeiten bestanden sondern auch Unterschiede. Einige Oberflächenmoleküle (CD142, LY6H und OSS3) befanden sich beispielsweise hauptsächlich auf MSZ die aus einem Osteosarkom isoliert worden sind. Diese Unterschiede können hoffentlich den Ausgangspunkt für neue Krebstherapien bilden, mit dem Ziel die Tumorunterstützung durch mesenchymale Stammzellen zu unterbrechen und damit das Wachstum und die Ausbreitung des Tumors zu verlangsamen.