Studiu identifică modificări genetice în celulele stem din sânge ale donatorilor frecvenți de sânge

Un studiu recent realizat de cercetătorii de la Francis Crick Institute, în colaborare cu DFKZ Heidelberg și Centrul de Donare de Sânge al Crucii Roșii Germane, a identificat modificări genetice specifice în celulele stem sanguine ale donatorilor frecvenți de sânge. Aceste modificări sprijină producerea de celule noi, sănătoase, fără a favoriza dezvoltarea cancerelor hematologice.
Odată cu înaintarea în vârstă, celulele stem din măduva osoasă acumulează mutații care pot duce la apariția clonelor hematopoietice - grupuri de celule cu o compoziție genetică ușor diferită. Unele dintre aceste clone pot favoriza apariția leucemiei și a altor tipuri de cancere ale sângelui. Studiul și-a propus să investigheze impactul donării frecvente de sânge asupra acestui proces și să determine dacă există mutații specifice care protejează sau, dimpotrivă, cresc riscul de malignitate.

Mecanismul selecției clonale la donatorii frecvenți

Donarea regulată de sânge impune un stres fiziologic asupra organismului, determinând celulele stem hematopoietice să se dividă și să producă noi celule roșii pentru a compensa pierderile. Această regenerare accelerată poate duce la selecția anumitor clone, dar mecanismele acestui proces nu erau până acum bine înțelese.

Pentru a analiza acest fenomen, cercetătorii au comparat mostre de sânge prelevate de la:

• 217 donatori frecvenți (care au donat de peste 120 de ori pe parcursul a 40 de ani).
• 212 donatori ocazionali, care au donat mai puțin de 5 ori în total.

Analiza a arătat că nivelul general al diversității clonale era similar între cele două grupuri, însă compoziția clonelor diferă.

Modificările genetice detectate și rolul lor

Unul dintre cele mai interesante rezultate a fost identificarea mutațiilor în gena DNMT3A, o genă frecvent alterată la persoanele cu leucemie. Totuși, modificările observate la donatorii frecvenți nu erau aceleași cu cele asociate cu riscul leucemic.

Pentru a înțelege mai bine efectele acestor mutații, echipa de cercetare a utilizat editarea genetică CRISPR pentru a introduce mutațiile DNMT3A în celule stem umane, simulând atât modificările observate la donatorii frecvenți, cât și pe cele asociate cu leucemia.

Celulele astfel modificate au fost crescute în două medii diferite:

• Un mediu cu eritropoietină (EPO) - un hormon care stimulează producția de celule roșii și care crește după fiecare donare de sânge.
• Un mediu cu substanțe inflamatorii, pentru a simula stresul indus de o infecție.

Rezultatele au fost surprinzătoare:

• Celulele cu mutațiile observate la donatorii frecvenți au crescut bine în prezența EPO, dar nu s-au dezvoltat în mediu inflamator.
• Celulele cu mutațiile preleucemice au prezentat comportamentul opus, crescând în mediu inflamator și promovând expansiunea globulelor albe.

Acest lucru sugerează că mutațiile DNMT3A întâlnite la donatorii frecvenți sunt o adaptare benefică la pierderea fiziologică de sânge, fără legătură cu riscul de leucemie.

Experimente pe modele animale

Pentru a confirma aceste descoperiri, cercetătorii au transplantat celulele stem modificate la șoareci și au reprodus condițiile specifice donării frecvente de sânge prin:

• Extracția repetată de sânge.
• Administrarea de injecții cu EPO pentru a stimula regenerarea sângelui.

Rezultatele au arătat că:

• Celulele cu mutații DNMT3A specifice donatorilor frecvenți s-au comportat normal și au sprijinit producția de celule roșii sub stres.
• Celulele cu mutații preleucemice au determinat o expansiune anormală a globulelor albe, indicând un risc crescut de malignitate.

Concluzii și implicații viitoare

Studiul sugerează că donarea frecventă de sânge selectează în mod natural mutații benefice, care ajută celulele stem să răspundă eficient la pierderea de sânge. Spre deosebire de mutațiile asociate cu leucemia, aceste modificări genetice nu favorizează dezvoltarea cancerelor hematologice, ci mai degrabă contribuie la menținerea unei regenerări sănătoase a celulelor sanguine.

Deși rezultatele sunt promițătoare, cercetătorii subliniază că:

• Dimensiunea eșantionului este relativ mică, iar studiile viitoare vor trebui să analizeze un număr mai mare de persoane pentru a confirma aceste concluzii.
• Nu se poate afirma cu certitudine că donarea frecventă reduce riscul de mutații preleucemice, deoarece persoanele eligibile pentru donare sunt deja, în general, mai sănătoase.
• Înțelegerea modului în care aceste mutații influențează dezvoltarea leucemiei pe termen lung ar putea duce la noi strategii terapeutice pentru prevenirea cancerelor de sânge.

Această cercetare oferă o perspectivă nouă asupra interacțiunii dintre factorii genetici și cei de mediu în procesul de îmbătrânire celulară și deschide noi direcții de studiu în domeniul hematologiei și oncologiei.