Development of Adenoviral Vectors for Studying Hematopoietic Stem Cell Function

Sammanfattning: Popular Abstract in Swedish Blodet innehåller några av de mest grundläggande komponenterna för mänskligt liv. Med hjälp av hjärtats pumpkraft transporterar röda blodkroppar ut syre från lungorna till de mest avlägsna delarna av kroppen via gradvis tunnare blodkärl. Livshotande blödningar stoppas via blodplättarnas koagulerande förmåga och läkande egenskaper, medan de vita blodkropparna bekämpar infektioner från virus, bakterier och andra parasiter. De mogna blodcellerna, varav ca en trillion (1012) st förbrukas varje dag, behöver kontinuerligt ersättas. Detta sker via en tillsynes outtömlig källa, blodstamcellerna. Alla mogna blodceller härstammar från blodstamcellerna, som via intermediära mognadsstadier bildar nya blodceller utan att själv förbrukas. Detta fenomen möjliggörs av att blodstamcellen har den i blodet unika förmågan att vid celldelning bibehålla åtminstone en dottercell som stamcell, så kallad självförnyande förmåga. Förmågan hos blodstamcellerna att kunna ge upphov till alla de mogna blodcellerna utan att själv förbrukas gör dem användbara för terapeutiska syften. Via benmärgstransplantationer innehållande ?friska? blodstamceller från donatorer till patienter med blodsjukdomar som t ex leukemi kan ett nytt livslångt ?friskt? blodsystem återskapas. Tyvärr är denna behandling förknippad med stora risker, relaterade till att det ?nya? blodsystemets immunförsvar i många fall inte är kompatibelt med ytproteiner på patientens kroppsegna celler och attackerar dem. Dessutom har man nyligen funnit att många leukemiformer uppkommer från genetiska förändringar i friska blodstamceller, vilket skapar leukemistamceller som kontinuerligt producerar maligna blodceller med förödande konsekvenser för patienten. Eftersom dessa leukemistamceller är mycket snarlika friska blodstamceller har det visat sig vara mycket svårt att utveckla behandlingsformer som särskiljer de båda. För att förbättra benmärgstransplantationerna som terapiform, samt för att utveckla nya mer målinriktade terapiformer mot leukemistamceller, är det av yttersta vikt att först förstå funktionen av friska blodstamceller på en molekylär nivå. Ett utmärkt verktyg för detta ändamål är att använda modifierade virus som bärare (vektorer) och expressionsverktyg för gener i celler. I avhandlingsarbetet utvecklade vi ett viralt vektorsystem genom att genetiskt förändra ett ytprotein i ett befintligt adenoviralt vektorsystem för en mer effektiv infektering av blodceller via en alternativ receptor på cellytan. Vi påvisade att detta vektorsystem kan ta sig in i humana blodstamceller på ett effektivt vis och uttrycka sitt genetiska material. Det utvecklade vektorsystemet användes sedan för att studera hur telomeras-genen uttrycks i blodstamceller, eftersom den har visats vara viktig vid självförnyelse av blodstamceller i möss, samt att ett icke-fungerande telomeras kan leda till en kollaps av hela blodsystemet. I motsats till det förväntade, observerade vi att telomerasuttrycket är lågt i de mest primitiva blodstamcellerna, medan celler som delvis tappat sin självförnyande förmåga hade en relativt hög telomerasaktivitet. Denna upptäckt kan användas för att prospektivt separera de mest primitiva blodstamcellerna från mer mogna stamceller som delvis förlorat sin självförnyande förmåga, vilket potentiellt kommer att underlätta framtida studier på dessa celltyper. Sammanfattningsvis har vi i detta avhandlingsarbete utvecklat ett nytt viralt verktyg för humana blodceller och blodstamceller i synnerhet som kan användas främst i experimentella syften, men potentiellt också i framtida kliniska applikationer. Sedan dess publicering har ett 30-tal internationella forskargrupper efter förfrågan erhållit detta vektorsystem, vilket förhoppningsvis kommer att avspegla sig i framtida vetenskapliga framsteg.