Oamenii de știință inventează o nouă metodă de fabricare a celulelor producătoare de trombocite din celule stem

Producerea ex vivo a trombocitelor din celule stem pluripotente reprezintă o direcție centrală în medicina transfuzională modernă, în special prin utilizarea liniilor celulare megacariocitare imortalizate. Studiul publicat în jurnalul Stem Cell Reports examinează mecanismele moleculare care reglează tranziția celulară, maturarea megacariocitelor și generarea de trombocite în acest sistem, concentrându-se pe rolul critic al enzimei KAT7 în menținerea stabilității genomice și în prevenirea emergenței unor subpopulații megacariocitare cu profil imun compromis.
Megacariocitele generează trombocite prin fragmentarea citoplasmei, proces dependent de un ciclu celular adecvat și de maturarea prin poliploidizare. Platforma utilizată pentru producția de trombocite din celule stem pluripotente se bazează pe linii imortalizate de progenitori megacariocitari, capabile să prolifereze continuu în prezența doxiciclinei și să formeze trombocite după îndepărtarea acesteia. În acest sistem, ratele ridicate de proliferare în faza activă sunt corelate cu producția crescută de trombocite la maturare.

Studii recente au identificat o subpopulație megacariocitară cu profil imun distinct, caracterizată prin expresia crescută a unor gene implicate în răspunsul inflamator. Apariția acestei subpopulații reduce calitatea liniilor celulare și scade producția finală de trombocite. Deoarece mecanismele care determină dominanța megacariocitelor cu profil imun nu sunt complet elucidate, identificarea lor este esențială pentru optimizarea proceselor de producție.

Despre studiu

Obiective

Studiul explorează modul în care dinamica ciclului celular și stabilitatea cromozomială influențează maturarea megacariocitară și producția de trombocite în liniile imortalizate. Accentul cade pe rolul KAT7, o acetiltransferază implicată în remodelarea cromatinei, în menținerea proliferării eficiente și în prevenirea activării programelor imune intracelulare.

Metodologie

Cercetătorii au analizat linii megacariocitare cultivate pe termen scurt și lung, evidențiind diferențe în proliferare, starea ciclului celular și capacitatea de producție a trombocitelor. Au fost utilizate sisteme de raportare a ciclului celular, inhibitori farmacologici ai KAT7, tehnici de knockdown genetic și secvențiere ARN pentru a caracteriza modificările induse de pierderea activității KAT7.

Au fost evaluate, de asemenea, expresia markerilor imunologici, activarea căilor interferonice, modificările epigenetice, stabilitatea centromerică și rolul căii cGAS-STING în generarea unui profil inflamator.

Rezultate

Legătura dintre ciclul celular și producția de trombocite

Liniile cultivate pe termen lung au prezentat un blocaj major în faza G0, o scădere a ratei de proliferare și diminuarea poliploidizării. Analizele au arătat că megacariocitele aflate în fazele G1 și G2/M sunt cele care contribuie cel mai eficient la producția de trombocite, în timp ce blocajul în G0 reduce semnificativ capacitatea de maturare.

Scăderea nivelului KAT7 în culturile îmbătrânite

Culturile îmbătrânite au prezentat niveluri reduse de KAT7 și de acetilare H3K14, modificări asociate cu o capacitate redusă de diviziune și producție trombocitară. Reducerea KAT7 este similară cu profilul observat în modele celulare de îmbătrânire accelerată.

Efectele inhibării KAT7

• Inhibarea farmacologică sau genetică a KAT7 a dus la acumularea celulelor în faza G0.
• Proliferarea a fost redusă semnificativ, iar producția de trombocite s-a diminuat.
• KAT7 este necesară în faza de proliferare, dar nu și în etapa de maturare megacariocitară.

Activarea căilor inflamatorii

Analizele transcriptomice au evidențiat activarea unor căi inflamatorii majore după inhibiția KAT7:

• Creșterea expresiei genelor din familia CXCL, inclusiv PF4, PPBP și IL-8
• Activarea căilor legate de interferonul de tip I
• Activarea căilor NF-κB, predominant pe ramura non-canonică

La nivel proteic, celulele au prezentat creșterea markerilor imunologici precum CD53, CD54 și antigene de histocompatibilitate.

Instabilitate cromozomială și rolul căii cGAS-STING

Pierderea activității KAT7 a dus la:

• Reducerea expresiei CBX5 și Suv39h1, proteine esențiale pentru organizarea heterocromatinei
• Creșterea formării de micronuclei
• Acumularea markerului de degradare ADN γH2AX

Activarea ulterioară a căii cGAS-STING a stimulat expresia interferonilor și a citokinelor proinflamatorii. Inhibarea STING a redus parțial acest răspuns, confirmând rolul central al acestei căi în inducerea fenotipului imun.

Impactul citokinelor asupra ciclului celular

Citokinele secretate de megacariocitele cu profil imun au influențat negativ proliferarea:

• TNF-α a indus blocaj în faza G0 într-o manieră dependentă de doză
• Atât TNF-α, cât și interferonul β au redus producția de trombocite
• Combinarea mai multor citokine la niveluri fiziologice a redus proliferarea în mod sinergic

Concluzii

Studiul demonstrează că KAT7 este un regulator central al echilibrului dintre proliferarea megacariocitară și emergența subpopulațiilor cu rol imun. Activitatea sa este esențială pentru menținerea stabilității cromozomiale, prevenirea activării căilor de tip interferonic și susținerea maturării megacariocitare adecvate.

Pierderea activității KAT7 declanșează o cascadă de evenimente inflamatorii și epigenetice care conduc la blocaj celular și reducerea eficienței de producție a trombocitelor. Sustentarea activității KAT7 sau contracararea activării căii cGAS-STING ar putea reprezenta strategii promițătoare în optimizarea producției de trombocite derivate din celule stem și în menținerea calității băncilor celulare utilizate în scop terapeutic.