Kartläggning av benmärgens mikromiljö ger ny kunskap om leukemi

Stamceller omges och skyddas av den så kallade stamcellsnischen i vävnaden. Forskare vid Karolinska Institutet har kartlagt stamcellsnischen i benmärgen hos möss och undersökt hur den förändras vid uppkomsten av leukemi. Resultaten publiceras i tidskriften Cell. Studien, som visar att mikromiljön i benmärgen är mer komplex än väntat, bidrar med kunskap för framtida behandling av sjukdomen.

Miljön som skyddar och reglerar stamcellerna i kroppens vävnader kallas stamcellsnischen. Den består bland annat av en typ av stödjevävnad som kallas stroma. Stromat har hittills varit ofullständigt karaktäriserat och endast ett fåtal specifika celltyper i det har beskrivits.

Nu presenterar forskare vid Karolinska Institutet, i samarbete med forskarna David Scadden vid Harvard University och Aviv Regev vid Broad Institute, en kartläggning av musens benmärgsstroma, och hur det förändras vid uppkomsten av blodcancerformen leukemi. Resultaten publiceras i tidskriften Cell.

Omfattande karaktärisering

Ninib Baryawno. Foto: Nicolas Severe

– Vi har gjort en unik och omfattande karaktärisering av cellerna i benmärgsstroma, som visar sig vara mer komplext än man tidigare förutspått, säger studiens försteförfattare Ninib Baryawno, forskarassistent vid institutionen för kvinnors och barns hälsa vid Karolinska Institutet. Han påbörjade arbetet med studien som postdoktor vid Harvard University och avslutade det på Karolinska Institutet.

Studien bygger på användning av så kallad enkelcellanalys, en teknik som gör det möjligt att studera enskilda celler och karaktärisera celler med hög detaljnivå. I benmärgsstroma hos möss identifierade forskarna 17 olika cellpopulationer, som kunde delas in i flera unika celltyper.

– Totalt hittade vi över 30 celltyper med olika funktioner i benmärgens mikromiljö, säger Ninib Baryawno.

Undersökte hur mikromiljön förändras

Genom att använda en musmodell som utvecklar sjukdomen akut myeloid leukemi, AML, undersökte forskarna hur mikromiljön i benmärgen förändras av sjukdomen. Bland annat visade det sig att stamcellerna i skelettet och produktionen av stamcellsfaktorer för blodutveckling blockeras under sjukdomsutvecklingen.

– Vårt arbete ger experimentellt stöd för hur cancerceller kommunicerar med specifika stromaceller för att korrumpera den normala vävnadsfunktionen och möjliggöra cancerns framväxt. Studien ger också insikt i hur cancerceller förändrar stroma på flera nivåer, både cellulärt och molekylärt, vilket antyder att behandlingen mot leukemi måste ske på flera fronter, säger Ninib Baryawno.

Forskningen har finansierats med anslag från Vetenskapsrådet och Barncancerfonden. Arbetet har även fått stöd av National Institutes of Health, Howard Hughes Medical Institute, Charles A. King Trust Postdoctoral Research Fellowship Program, Simeon J. Fortin Charitable Foundation, Klarman Cell Observatory och Gerald and Darlene Jordan Professorship.

Flera av studiens författare har kopplingar i form av aktieinnehav, konsultåtagande eller anställning i olika läkemedels- eller teknikföretag. Se den vetenskapliga artikeln för ytterligare information. Forskarna har lämnat in en patentansökan rörande studieresultaten.

Publikation

”A cellular taxonomy of the bone marrow stroma in homeostasis and leukemia”
Ninib Baryawno, Dariusz Przybylski, Monika S. Kowalczyk, Youmna Kfoury, Nicolas Severe, Karin Gustafsson, Konstantinos D. Kokkaliaris, Francois Mercier, Marcin Tabaka, Matan Hofree, Danielle Dionne, Ani Papazian, Dongjun Lee, Orr Ashenberg, Ayshwarya Subramanian, Eeshit Dhaval Vaishnav, Orit Rozenblatt-Rosen, Aviv Regev och David T. Scadden
Cell, online 23 maj 2019