Ny mekanism för bentillväxt upptäckt
Forskare vid Karolinska Institutet rapporterar i tidskriften Nature att bentillväxt hos möss sker enligt samma princip som för vävnader där nya celler ständigt produceras, såsom blod och hud. Det går emot den tidigare uppfattningen att bentillväxt är beroende av ett begränsat antal stamcellsliknande celler som gradvis konsumeras. Om de nya fynden gäller även för människa kan de få betydelse för behandling av barn med tillväxtproblem av olika slag.
Tillväxt hos barn är beroende av så kallade tillväxtplattor som ligger nära ändarna av alla långa ben i kroppen. Dessa tillväxtplattor består av broskceller (kondrocyter) som bildar en form av byggnadsställning som stödjer bildandet av ny benvävnad. Broskcellerna genereras från stamcellsliknande förfäderceller.
För att långa ben ska kunna växa krävs att broskceller genereras konstant under hela tillväxtperioden. Den allmänna uppfattningen i fältet har varit att det finns ett begränsat antal förfäderceller som deponeras under den embryonala utvecklingen och sedan konsumeras för bentillväxt till dess att de tar slut och vi slutar växa. Ett internationellt forskarlag lett av forskare vid Karolinska Institutet ville ta reda på om detta verkligen stämmer och bestämde sig därför för att utforska bildandet av broskceller i möss.
– Vi såg då att det genererades små ”kloner” av celler från samma förfäderceller under den embryonala utvecklingen, vilket stämmer överens med tidigare fynd. Men efter födseln skedde det drastiska förändringar i celldynamiken och det bildades stora, stabila kloner som visade sig vara en följd av att broskcellernas förfäderceller hade fått förmågan att nybildas, säger Andrei Chagin, docent och forskargruppsledare vid institutionen för fysiologi och farmakologi på Karolinska Institutet.
Förfädercellerna belägna i stamcellsnisch
Ett sådant beteende hos förfäderceller är typiskt för vävnader som ständigt producerar många nya celler, såsom hud, blod och tarm. För dessa vävnader har det visat sig att förfädercellerna är belägna i en mycket specifik mikromiljö, en så kallad stamcellsnisch, som hjälper dem att generera de nödvändiga cellerna (till exempel hudceller eller blodceller), men också att förnya sig själva. Om nischen störs eller inte fungerar ordentligt blir förfädercellerna utarmade och vävnaden förstörs.
Forskarna har nu kunnat visa att det finns en stamcellsnisch även i tillväxtplattor, i alla fall hos möss, och att bentillväxten upphör om denna lokala mikromiljö störs. Upptäckten innebär att benen växer enligt en helt annan princip än vad man tidigare trott.
– Om det visar sig att även människor har den här tillväxtmekanismen så kan det leda till en väsentlig omprövning av många av de behandlingsprinciper som används för barn med tillväxtproblem. Den här mekanismen skulle också kunna förklara några fenomen som tidigare varit gåtfulla, såsom den obegränsade tillväxt som ses hos vissa patienter med genetiska mutationer, säger Andrei Chagin.
Forskningen finansierades av Vetenskapsrådet, StratRegen (Karolinska Institutet), Stiftelsen Konung Gustaf V:s 80-årsfond, Cancerfonden, Swiss National Science Foundation, EMBO, Stiftelsen Frimurare Barnhuset, Sällskapet Barnavård och Grant Agency of the Czech Republic.
Publikation
”A radical switch in clonality reveals a stem cell niche in the epiphyseal growth plate”.
Phillip T Newton, Lei Li, Baoyi Zhou, Christoph Schweingruber, Maria Hovorakova, Meng Xie, Xiaoyan Sun, Lakshmi Sandhow, Artem V Artemov, Evgeny Ivashkin, Simon Suter, Vyacheslav Dyachuk, Maha El Shahawy, Amel Gritli-Linde, Thibault Bouderlique, Julian Petersen, Annelie Mollbrink, Joakim Lundeberg, Grigori Enikolopov, Hong Qian, Kaj Fried, Maria Kasper, Eva Hedlund, Igor Adameyko, Lars Sävendahl, Andrei S Chagin.
Nature, online 27 februari 2019, doi: 10.1038/s41586-019-0989-6.