Новые стволовые клетки можно `` трансплантировать повсеместно ''
Трансплантация часто является точкой кризиса, поскольку существует глобальная нехватка донорских органов, но также и потому, что существует высокий риск того, что организм получателя отторгнет донорский орган или трансплантированную ткань. Новый тип «универсальных» стволовых клеток может решить некоторые из этих проблем.
Недавние усилия исследователей из Калифорнийского университета в Сан-Франциско были сосредоточены на генетической инженерии плюрипотентных стволовых клеток, которые могли бы обходить иммунный ответ организма и, таким образом, предотвращать отторжение.
Пока что, чтобы обойти проблему нехватки донорской ткани, ученые создали стволовые клетки из зрелых, полностью развитых клеток, которые они собирают у того же человека, которому нужна трансплантация. Они называют эти «индуцированные плюрипотентные стволовые клетки» (ИПСК).
С помощью ИПСК ученые надеются свести к минимуму вероятность того, что организм отторгнет эти клетки - которые позже будут специализироваться и вступить в свою новую роль - поскольку иммунная система реципиента имеет тенденцию «маркировать» донорскую ткань как потенциальный патоген и действовать против него.
Однако даже этот путь чреват множеством препятствий, и, что удивительно, даже стволовые клетки, которые специалисты создали из собственных клеток человека, регулярно сталкиваются с отторжением.
Более того, процессы ИПСК сложно проводить, и еще сложнее воспроизвести успешные попытки.
«Есть много проблем с технологией iPSC, но самые большие препятствия - это контроль качества и воспроизводимость. Мы не знаем, что делает некоторые клетки пригодными для перепрограммирования, но большинство ученых согласны с тем, что это еще нельзя сделать надежно », - отмечает д-р Тобиас Деус, ведущий автор новой исследовательской статьи, опубликованной в журнале. Природа Биотехнологии.
«Из-за этого отказались от большинства подходов к индивидуализированной терапии ИПСК», - отмечает д-р Деус.
Теперь, впервые ученые Калифорнийского университета в Сан-Франциско считают, что они, возможно, нашли решение, применив другой подход, который создает новые, «универсальные» стволовые клетки, которые являются плюрипотентными. Это означает, что они могут дифференцироваться в любую конкретную специализированную клетку - и они не вызовут иммунный ответ со стороны тела-получателя.
Создание идеальной стволовой клетки
«Ученые часто рекламируют терапевтический потенциал плюрипотентных стволовых клеток, которые могут созревать в любую ткань взрослого человека, но иммунная система была основным препятствием для безопасного и эффективного лечения стволовыми клетками», - объясняет д-р Деус.
Более того, как добавляет старший автор доктор Соня Шрепфер, хотя «[мы] мы можем вводить лекарства, подавляющие иммунную активность и снижающие вероятность отторжения, […] эти иммунодепрессанты делают пациентов более восприимчивыми к инфекциям и раку».
Чтобы попытаться преодолеть эти недостатки, команда Калифорнийского университета в Сан-Франциско использовала метод редактирования генов, который они назвали CRISPR-Cas9, и они изменили активность всего трех генов, чтобы «защитить» новые стволовые клетки от иммунной системы и позволить тело, чтобы легче их принять.
Исследователи протестировали эти недавно измененные стволовые клетки на моделях мышей, которые они разработали для имитации тел реципиентов со склонностью к отторжению трансплантатов - характеристику, которую они называют «несоответствие гистосовместимости» - и с полностью функционирующей иммунной системой.
«Это первый случай, когда кто-либо создал клетки, которые можно повсеместно трансплантировать и которые могут выжить у иммунокомпетентных реципиентов, не вызывая иммунного ответа», - говорит д-р Деус.
В частности, команда начала процесс инженерии стволовых клеток с удаления двух генов, контролирующих активность набора белков - главного комплекса гистосовместимости (MHC) класса I и II, - которые посылают сигналы иммунной системе и могут запускать иммунную систему. отклик.
Этот первый шаг был интуитивно понятным - клетки без генов, кодирующих белки MHC, не могут излучать сигнал, который «маркирует» их как «чужеродные агенты» для иммунной системы.
Однако в таком случае такие ячейки не получают «бесплатного пропуска». Напротив, они становятся мишенями для специализированных иммунных клеток, которые ученые называют естественными киллерами (NK).
«Продукт, который можно применять повсеместно»
Когда исследователи изучали способы блокирования NK-клеток от атаки стволовых клеток, они обнаружили, что другой белок клеточной поверхности - CD47, который обычно сдерживает другие иммунные клетки, также может ингибировать NK.
Лабораторные и in vivo исследования подтвердили, что CD47 является ответом на отталкивание NK-клеток. Ободренные этим успехом, исследовательская группа затем трансплантировала новые стволовые клетки - с двумя приглушенными и одним усиленным генами - специально сконструированным мышам, у которых были элементы иммунной системы человека для имитации иммунного ответа у людей. Эти пересадки прошли успешно, и тела грызунов не отвергли новые клетки.
Наконец, команда пошла еще дальше, уговорив новые плюрипотентные стволовые клетки специализироваться на различных типах сердечных клеток. И снова они трансплантировали полученные клетки мышам с иммунной системой, подобной человеческой.
Исследователи сообщают, что эти эксперименты также увенчались успехом, поскольку новые сердечные клетки выжили в течение долгого времени и превратились в простые кровеносные сосуды и ткань сердечной мышцы.
Все эти данные, как утверждает команда, предполагают, что врачи могут в конечном итоге использовать такие стволовые клетки при лечении людей.
«Наша методика решает проблему отторжения стволовых клеток и тканей, полученных из стволовых клеток, и представляет собой большой шаг вперед в области терапии стволовыми клетками», - подчеркивает д-р Деус.
«Наша технология может принести пользу более широкому кругу людей с производственными затратами, которые намного ниже, чем любой индивидуальный подход. Нам нужно изготовить наши клетки только один раз, и мы останемся с продуктом, который можно применять повсеместно ».
Доктор Тобиас Деус
