Нові стовбурові клітини можуть бути `` універсально пересаджені ''
Трансплантація часто є кризовою точкою, оскільки існує загальна нестача донорських органів, а також тому, що існує високий ризик того, що організм одержувача відкине донорний орган або трансплантовану тканину. Новий тип “універсальних” стовбурових клітин може вирішити деякі з цих питань.
Нещодавні зусилля команди Каліфорнійського університету (Сан-Франциско) дослідники зосередили на генно-інженерних плюрипотентних стовбурових клітинах, які змогли б обійти імунну відповідь організму і, таким чином, запобігти відторгненню.
Поки що, щоб обійти проблему дефіциту донорських тканин, вчені створили стовбурові клітини із зрілих, повністю розвинених клітин, які вони збирають у тієї самої людини, якій потрібна трансплантація. Вони називають ці "індуковані плюрипотентні стовбурові клітини" (iPSC).
За допомогою iPSCs вчені сподіваються мінімізувати шанси організму відкинути ці клітини - що згодом спеціалізуватиметься і вступить у свою нову роль - оскільки імунна система реципієнта має тенденцію "позначати" тканини донорів як потенційний патоген і діяти проти них.
Однак навіть цей шлях мав безліч перешкод, і, як не дивно, навіть стовбурові клітини, розроблені фахівцями з власних клітин людини, регулярно стикаються з відмовою.
Більше того, процеси iPSC важко проводити, і важче все-таки відтворити успішні спроби.
“Існує багато проблем із технологією iPSC, але найбільшими перешкодами є контроль якості та відтворюваність. Ми не знаємо, що робить деякі клітини придатними для перепрограмування, але більшість вчених погоджуються, що це ще не можна зробити надійно ", - зазначає д-р Тобіас Деуз, провідний автор нового дослідження, яке з'являється в журналі Природна біотехнологія.
"Більшість підходів до індивідуальної терапії iPSC через це були відмовлені", - зазначає доктор Деуз.
Зараз вперше вчені UC San Francisco вважають, що, можливо, вони знайшли рішення, застосувавши інший підхід, який створює нові, «універсальні» стовбурові клітини, які є плюрипотентними. Це означає, що вони можуть диференціюватись у будь-якій спеціалізованій клітині - і вони не спричинять імунну відповідь з боку організму приймача.
Створення ідеальних стовбурових клітин
"Вчені часто рекламують терапевтичний потенціал плюрипотентних стовбурових клітин, які можуть дозріти до будь-якої дорослої тканини, однак імунна система стала основною перешкодою для безпечної та ефективної терапії стовбуровими клітинами", - пояснює доктор Деуз.
Більше того, як додає старший автор доктор Соня Шрепфер, хоча "[ми] можемо вводити препарати, що пригнічують імунну активність і роблять відмову менш імовірною, [...] ці імунодепресанти роблять пацієнтів більш сприйнятливими до інфекцій та раку".
Щоб спробувати подолати ці недоліки, команда UC в Сан-Франциско застосувала техніку редагування генів, яку вони називають CRISPR-Cas9, і вони модифікували активність лише трьох генів, щоб «захистити» нові стовбурові клітини від імунної системи і дозволити тіло, щоб їх легше прийняти.
Дослідники протестували ці нещодавно змінені стовбурові клітини на моделях мишей, які вони спроектували для імітації тіл реципієнтів із тенденцією відмовляти від трансплантації - характеристика, яку вони називають "невідповідністю гістосумісності" - і з повністю функціонуючою імунною системою.
"Це перший випадок, коли хтось спроектував клітини, які можна універсально трансплантувати і які можуть вижити імунокомпетентним реципієнтам, не викликаючи імунної відповіді", - говорить доктор Деуз.
Більш конкретно, команда розпочала процес інженерії стовбурових клітин, видаливши два гени, які контролюють активність набору білків - основного комплексу гістосумісності (MHC) класів I та II - які посилають сигнали імунній системі і можуть викликати імунну відповідь.
Цей перший крок був інтуїтивно зрозумілим - клітини без генів, що кодують білки MHC, не можуть випромінювати сигнал, який «позначає» їх як «чужорідні агенти» для імунної системи.
Однак тоді такі клітини не отримують "безкоштовного проходу". Навпаки, вони стають мішенями типу спеціалізованих імунних клітин, які вчені називають клітинами природних кілерів (NK).
"Продукт, який можна застосовувати універсально"
Коли дослідники вивчали способи блокування NK-клітин від нападу на стовбурові клітини, вони виявили, що інший білок на поверхні клітин - CD47 - який зазвичай тримає інші імунні клітини в стані, також може інгібувати NK.
Лабораторні та in vivo роботи підтвердили, що CD47 містив відповідь на відштовхування NK-клітин. Підбадьорені цими успіхами, дослідницька група пересадила нові стовбурові клітини - з двома приглушеними та одним посиленим геном - спеціально сконструйованим мишам, які мали елементи імунної системи людини для імітації імунної відповіді у людей. Ці трансплантації пройшли успішно, і тіла гризунів не відкидали нові клітини.
Нарешті, команда пішла на крок далі, умовляючи нові плюрипотентні стовбурові клітини спеціалізуватися як різні типи серцевих клітин. Знову вони пересадили отримані клітини мишам з людською імунною системою.
Дослідники повідомляють, що ці експерименти також увінчалися успіхом, оскільки нові клітини серця вижили довгий час, і вони сформувались у прості кровоносні судини та тканини серцевого м’яза.
Усі ці висновки, стверджує команда, свідчать про те, що лікарі могли використовувати такі стовбурові клітини в кінцевому підсумку при лікуванні людей.
"Наша методика вирішує проблему відторгнення стовбурових клітин та тканин, похідних стовбурових клітин, і є значним прогресом у галузі терапії стовбуровими клітинами", - наголошує доктор Деуз.
«Наша техніка може принести користь ширшому колу людей із виробничими витратами, які набагато нижчі за будь-який індивідуальний підхід. Нам потрібно виготовити клітини лише один раз, і у нас залишився продукт, який можна застосовувати універсально ".
Доктор Тобіас Деуз
