Nové kmeňové bunky môžu byť „všeobecne transplantované“
Transplantácie sú často krízovým bodom, pretože existuje globálny nedostatok darovaných orgánov, ale tiež preto, že existuje vysoké riziko, že telo príjemcu darovaný orgán alebo transplantované tkanivo odmietne. Nový typ „univerzálnych“ kmeňových buniek by mohol vyriešiť niektoré z týchto problémov.
Nedávne úsilie tímu Kalifornskej univerzity (UC) v San Franciscu sa vedci zamerali na genetické inžinierstvo pluripotentných kmeňových buniek, ktoré by boli schopné obísť imunitnú odpoveď tela a zabrániť tak odmietnutiu.
Doteraz vedci obišli problém nedostatku darovaných tkanív a vytvorili kmeňové bunky zo zrelých, úplne vyvinutých buniek, ktoré zhromaždia od tej istej osoby, ktorá potrebuje transplantáciu. Hovoria im „indukované pluripotentné kmeňové bunky“ (iPSC).
Vedci dúfajú, že pomocou iPSC minimalizujú šance tela na odmietnutie týchto buniek - ktoré sa neskôr špecializujú a vstúpia do svojej novej úlohy - pretože imunitný systém príjemcu má tendenciu „označovať“ darcovské tkanivo ako potenciálny patogén a konať proti nemu.
Avšak aj táto cesta bola plná mnohých prekážok a prekvapivo dokonca aj kmeňové bunky, ktoré špecialisti vytvorili z vlastných buniek človeka, pravidelne čelia odmietnutiu.
Okrem toho je ťažké vykonať procesy iPSC a je stále ťažšie reprodukovať úspešné pokusy.
„S technológiou iPSC je veľa problémov, ale najväčšou prekážkou je kontrola kvality a reprodukovateľnosť. Nevieme, čo robí niektoré bunky prispôsobiteľnými na preprogramovanie, ale väčšina vedcov súhlasí s tým, že sa to ešte nedá spoľahlivo urobiť, “poznamenáva Dr. Tobias Deuse, hlavný autor nového študijného dokumentu, ktorý sa objavuje v časopise. Prírodné biotechnológie.
„Väčšina prístupov k individualizovaným terapiám iPSC bola kvôli tomu opustená,“ zdôrazňuje Dr. Deuse.
Teraz sa vedci z UC San Francisco po prvýkrát domnievajú, že mohli nájsť riešenie uplatnením iného prístupu, ktorý vytvorí nové, „univerzálne“ kmeňové bunky, ktoré sú pluripotentné. To znamená, že sa môžu diferencovať na ktorúkoľvek danú špecializovanú bunku - a nespustia imunitnú odpoveď z tela príjemcu.
Vytvorenie dokonalej kmeňovej bunky
„Vedci často poukazujú na terapeutický potenciál pluripotentných kmeňových buniek, ktoré môžu dozrieť v akékoľvek dospelé tkanivo, ale imunitný systém predstavuje hlavnú prekážku bezpečnej a účinnej liečby kmeňovými bunkami,“ vysvetľuje Dr. Deuse.
Ako dodáva vedúca autorka Dr. Sonja Schrepfer, navyše „[môžeme] podávať lieky, ktoré potláčajú imunitnú aktivitu a znižujú pravdepodobnosť odmietnutia, […] tieto imunosupresíva zanechávajú pacientov náchylnejších na infekcie a rakovinu.“ “
Tím UC San Francisco sa pokúsil prekonať tieto nedostatky a použil techniku úpravy génov, ktorú nazývajú CRISPR-Cas9, a upravil aktivitu iba troch génov, aby „chránil“ nové kmeňové bunky pred imunitným systémom a umožnil im telo ich ľahšie prijalo.
Vedci testovali tieto novo zmenené kmeňové bunky na myších modeloch, ktoré vyvinuli na simulovanie tiel príjemcov s tendenciou odmietať transplantáty - charakteristiku, ktorú nazývajú „nesúlad histokompatibility“ - a s plne funkčným imunitným systémom.
"Toto je vôbec prvýkrát, čo niekto pripravil bunky, ktoré môžu byť všeobecne transplantované a môžu prežiť u imunokompetentných príjemcov bez vyvolania imunitnej odpovede," hovorí Dr. Deuse.
Tím konkrétnejšie zahájil proces inžinierstva kmeňových buniek odstránením dvoch génov, ktoré riadia aktivitu skupiny proteínov - hlavný komplex histokompatibilného komplexu (MHC) triedy I a II - ktoré vysielajú signály do imunitného systému a môžu spúšťať imunitný systém. odpoveď.
Tento prvý krok bol intuitívny - bunky bez génov, ktoré kódujú proteíny MHC, nemôžu do imunitného systému vysielať signál, ktorý ich „označuje“ ako „cudzích látok“.
Takéto bunky však potom nedostanú „voľný vstup“. Naopak, stávajú sa terčom typu špecializovaných imunitných buniek, ktoré vedci nazývajú bunky prirodzeného zabíjania (NK).
„Produkt, ktorý sa dá univerzálne použiť“
Keď sa vedci zamerali na spôsoby blokovania NK buniek pred útokom na kmeňové bunky, zistili, že ďalší bunkový povrchový proteín - CD47 - ktorý normálne udržuje ostatné imunitné bunky v pokoji, môže tiež inhibovať NK.
Laboratórne práce a práce in vivo potvrdili, že CD47 má odpoveď na odpudzovanie NK buniek. Výskumný tím povzbudený týmito úspechmi potom transplantoval nové kmeňové bunky - s dvoma tlmenými a jedným vylepšeným génom - do špeciálne skonštruovaných myší, ktoré mali prvky ľudského imunitného systému na simuláciu imunitnej odpovede u ľudí. Tieto transplantácie boli úspešné a telá hlodavcov nové bunky neodmietli.
Tím nakoniec prešiel o krok ďalej, povzbudil nové pluripotentné kmeňové bunky a špecializoval sa na rôzne typy srdcových buniek. Výsledné bunky ešte raz transplantovali do myší s imunitným systémom podobným človeku.
Vedci tvrdia, že tieto experimenty tiež uspeli, pretože nové srdcové bunky prežili dlho a sformovali sa z nich jednoduché cievy a tkanivo srdcového svalu.
Všetky tieto objavy, tvrdí tím, naznačujú, že lekári by mohli tieto kmeňové bunky nakoniec použiť pri liečbe ľudí.
„Naša technika rieši problém odmietnutia kmeňových buniek a tkanív odvodených z kmeňových buniek a predstavuje významný pokrok v oblasti terapie kmeňovými bunkami,“ zdôrazňuje Dr. Deuse.
„Naša technika môže byť prospešná pre širšiu škálu ľudí s výrobnými nákladmi, ktoré sú oveľa nižšie ako akýkoľvek individualizovaný prístup. Naše bunky musíme vyrobiť iba raz a zostane nám produkt, ktorý sa dá univerzálne uplatniť. “
Dr. Tobias Deuse
