Nowe komórki macierzyste można „uniwersalnie przeszczepić”
Przeszczepy są często punktem kryzysowym, ponieważ na świecie występuje niedobór narządów do przeszczepu, ale także dlatego, że istnieje wysokie ryzyko, że organizm biorcy odrzuci narząd lub przeszczepioną tkankę. Nowy typ „uniwersalnych” komórek macierzystych mógłby rozwiązać niektóre z tych problemów.
Niedawne wysiłki zespołu z University of California (UC) w San Francisco skupiły się na inżynierii genetycznej pluripotencjalnych komórek macierzystych, które byłyby w stanie ominąć odpowiedź immunologiczną organizmu, a tym samym zapobiegać odrzuceniu.
Jak dotąd, aby ominąć problem niedoborów oddanych tkanek, naukowcy stworzyli komórki macierzyste z dojrzałych, w pełni rozwiniętych komórek, które pobierają od tej samej osoby, która potrzebuje przeszczepu. Nazywają je „indukowanymi pluripotencjalnymi komórkami macierzystymi” (iPSC).
Dzięki iPSC naukowcy mają nadzieję zminimalizować ryzyko odrzucenia tych komórek przez organizm - które później specjalizują się i wkraczają w ich nową rolę - ponieważ układ odpornościowy biorcy ma tendencję do „etykietowania” tkanki dawcy jako potencjalnego patogenu i działa przeciwko niemu.
Jednak nawet ta droga była najeżona wieloma przeszkodami i, co zaskakujące, nawet komórki macierzyste, które specjaliści wytworzyli z własnych komórek, regularnie spotykają się z odrzuceniem.
Ponadto procesy iPSC są trudne do przeprowadzenia i jeszcze trudniej jest odtworzyć udane próby.
„Jest wiele problemów z technologią iPSC, ale największą przeszkodą jest kontrola jakości i powtarzalność. Nie wiemy, co sprawia, że niektóre komórki są podatne na przeprogramowanie, ale większość naukowców zgadza się, że nie można tego jeszcze niezawodnie zrobić ”- zauważa dr Tobias Deuse, główny autor nowego artykułu badawczego, który ukazuje się w czasopiśmie Nature Biotechnology.
„Z tego powodu zrezygnowano z większości podejść do zindywidualizowanych terapii iPSC” - podkreśla dr Deuse.
Teraz po raz pierwszy naukowcy z UC San Francisco uważają, że być może znaleźli rozwiązanie, przyjmując inne podejście, które tworzy nowe, „uniwersalne” komórki macierzyste, które są pluripotencjalne. Oznacza to, że mogą różnicować się w dowolną wyspecjalizowaną komórkę - i nie wywołają odpowiedzi immunologicznej organizmu odbiorcy.
Inżynieria doskonałej komórki macierzystej
„Naukowcy często reklamują terapeutyczny potencjał pluripotencjalnych komórek macierzystych, które mogą dojrzewać do dowolnej dorosłej tkanki, ale układ odpornościowy jest główną przeszkodą w bezpiecznych i skutecznych terapiach komórkami macierzystymi” - wyjaśnia dr Deuse.
Co więcej, jak dodaje główny autor, dr Sonja Schrepfer, chociaż „[my] możemy podawać leki, które hamują aktywność immunologiczną i zmniejszają prawdopodobieństwo odrzucenia, […] te leki immunosupresyjne sprawiają, że pacjenci są bardziej podatni na infekcje i raka”.
Aby spróbować przezwyciężyć te niedociągnięcia, zespół UC San Francisco zastosował technikę edycji genów, którą nazwali CRISPR-Cas9, i zmodyfikowali aktywność zaledwie trzech genów, aby „osłaniać” nowe komórki macierzyste przed układem odpornościowym i umożliwić ciało, aby łatwiej je zaakceptować.
Naukowcy przetestowali te nowo zmienione komórki macierzyste w modelach mysich, które stworzyli inżynierią, aby symulować ciała biorców z tendencją do odrzucania przeszczepów - cecha, którą nazywają „niedopasowaniem zgodności tkankowej” - oraz przy w pełni funkcjonującym układzie odpornościowym.
„To pierwszy raz, kiedy ktokolwiek stworzył komórki, które można uniwersalnie przeszczepić i które mogą przetrwać u immunokompetentnych biorców bez wywoływania odpowiedzi immunologicznej” - mówi dr Deuse.
Mówiąc dokładniej, zespół rozpoczął proces inżynierii komórek macierzystych od usunięcia dwóch genów kontrolujących aktywność zestawu białek - głównego kompleksu zgodności tkankowej (MHC) klasy I i II - które wysyłają sygnały do układu odpornościowego i mogą wywołać reakcję immunologiczną. odpowiedź.
Ten pierwszy krok był intuicyjny - komórki bez genów kodujących białka MHC nie mogą emitować sygnału, który „znakuje” je jako „obce czynniki” dla układu odpornościowego.
Jednak takie komórki nie otrzymują wtedy „darmowego przejścia”. Wręcz przeciwnie, stają się celem pewnego rodzaju wyspecjalizowanych komórek odpornościowych, które naukowcy nazywają komórkami naturalnymi zabójcami (NK).
„Produkt o uniwersalnym zastosowaniu”
Kiedy naukowcy przyjrzeli się sposobom blokowania komórek NK przed atakowaniem komórek macierzystych, odkryli, że inne białko powierzchniowe komórki - CD47 - które normalnie powstrzymuje inne komórki odpornościowe, może również hamować NK.
Badania laboratoryjne i in vivo potwierdziły, że CD47 jest odpowiedzią na odpychanie komórek NK. Zachęcony tymi sukcesami zespół badawczy przeszczepił następnie nowe komórki macierzyste - z dwoma wyciszonymi i jednym wzmocnionym genem - do specjalnie zaprojektowanych myszy, które miały elementy ludzkiego układu odpornościowego do symulacji odpowiedzi immunologicznej u ludzi. Te przeszczepy zakończyły się sukcesem, a ciała gryzoni nie odrzuciły nowych komórek.
Wreszcie zespół poszedł o krok dalej, nakłaniając nowe pluripotencjalne komórki macierzyste do specjalizacji jako różne typy komórek serca. Po raz kolejny przeszczepili uzyskane komórki myszom z ludzkim układem odpornościowym.
Naukowcy donoszą, że te eksperymenty również się powiodły, ponieważ nowe komórki serca przetrwały przez długi czas i uformowały się w proste naczynia krwionośne i tkankę mięśnia sercowego.
Zespół twierdzi, że wszystkie te odkrycia sugerują, że lekarze mogliby ostatecznie wykorzystać takie komórki macierzyste do leczenia ludzi.
„Nasza technika rozwiązuje problem odrzucania komórek macierzystych i tkanek pochodzących z komórek macierzystych i stanowi duży postęp w dziedzinie terapii komórkami macierzystymi” - podkreśla dr Deuse.
„Nasza technika może przynieść korzyści szerszemu gronu ludzi przy kosztach produkcji, które są znacznie niższe niż w przypadku jakiegokolwiek indywidualnego podejścia. Musimy tylko raz wyprodukować nasze ogniwa i pozostaje nam produkt, który ma uniwersalne zastosowanie ”.
Dr Tobias Deuse
