Nové kmenové buňky mohou být „všeobecně transplantovány“
Transplantace jsou často bodem krize, protože existuje celosvětový nedostatek darovaných orgánů, ale také proto, že existuje vysoké riziko, že tělo příjemce darovaný orgán nebo transplantovanou tkáň odmítne. Některé typy těchto problémů by mohl vyřešit nový typ „univerzálních“ kmenových buněk.
Nedávné snahy týmu Kalifornské univerzity (UC) v San Francisku se vědci zaměřili na genetické inženýrství pluripotentních kmenových buněk, které by dokázaly obejít imunitní reakci těla, a tak zabránit odmítnutí.
Vědci dosud, aby se vyhnuli problému nedostatku darovaných tkání, vytvořili kmenové buňky ze zralých, plně vyvinutých buněk, které shromažďují od stejné osoby, která potřebuje transplantaci. Říká se jim „indukované pluripotentní kmenové buňky“ (iPSC).
Vědci doufají, že pomocí iPSC minimalizují šance těla na odmítnutí těchto buněk - které se později specializuje a vstoupí do jejich nové role - protože imunitní systém příjemce má tendenci „označovat“ dárcovskou tkáň jako potenciální patogen a působit proti ní.
I tato cesta však byla plná mnoha překážek a překvapivě dokonce i kmenové buňky, které specialisté vytvořili z vlastních buněk člověka, pravidelně čelí odmítnutí.
Procesy iPSC se navíc obtížně provádějí a je stále obtížnější reprodukovat úspěšné pokusy.
"S technologií iPSC je mnoho problémů, ale největší překážkou je kontrola kvality a reprodukovatelnost." Nevíme, co dělá některé buňky přístupnými k přeprogramování, ale většina vědců souhlasí, že to ještě nelze spolehlivě provést, “poznamenává Dr. Tobias Deuse, hlavní autor nového studijního článku, který se objevuje v časopise Přírodní biotechnologie.
"Většina přístupů k individualizovaným terapiím iPSC byla kvůli tomu opuštěna," zdůrazňuje Dr. Deuse.
Nyní se vědci UC San Francisco poprvé domnívají, že možná našli řešení, když zvolili jiný přístup, který vytváří nové, „univerzální“ kmenové buňky, které jsou pluripotentní. To znamená, že se mohou diferencovat na jakoukoli danou specializovanou buňku - a nespustí imunitní reakci z těla příjemce.
Vytváření dokonalých kmenových buněk
"Vědci často poukazují na terapeutický potenciál pluripotentních kmenových buněk, které mohou dozrát v jakoukoli dospělou tkáň, ale imunitní systém byl hlavní překážkou bezpečných a účinných terapií kmenovými buňkami," vysvětluje Dr. Deuse.
Kromě toho, jak dodává hlavní autorka Dr. Sonja Schrepfer, „ale [můžeme] podávat léky, které potlačují imunitní aktivitu a snižují pravděpodobnost odmítnutí, […] tato imunosupresiva nechávají pacienty náchylnějšími k infekcím a rakovině.“
Aby se pokusili tyto nedostatky překonat, tým UC San Francisco použil techniku úpravy genů, kterou nazývají CRISPR-Cas9, a upravil aktivitu pouhých tří genů, aby „chránil“ nové kmenové buňky před imunitním systémem a umožnil tělo je snadněji přijme.
Vědci testovali tyto nově pozměněné kmenové buňky na myších modelech, které vyvinuli tak, aby simulovaly těla příjemců s tendencí odmítat transplantace - charakteristiku, kterou nazývají „nesoulad histokompatibility“ - a s plně fungujícím imunitním systémem.
"Je to poprvé, co někdo vytvořil buňky, které mohou být všeobecně transplantovány a mohou přežít u imunokompetentních příjemců bez vyvolání imunitní odpovědi," říká Dr. Deuse.
Tým konkrétněji zahájil proces inženýrství kmenových buněk odstraněním dvou genů, které řídí aktivitu sady proteinů - hlavní histokompatibilní komplex (MHC) třídy I a II - které vysílají signály do imunitního systému a mohou spouštět imunitní systém Odezva.
Tento první krok byl intuitivní - buňky bez genů kódujících proteiny MHC nemohou vysílat imunitnímu systému signál, který je „označuje“ jako „cizí agenty“.
Takové buňky však poté nedostanou „průchod zdarma“. Naopak se stávají terčem typu specializovaných imunitních buněk, které vědci nazývají buňky přirozeného zabíjení (NK).
„Produkt, který lze použít univerzálně“
Když vědci zkoumali způsoby blokování NK buněk před útokem na kmenové buňky, zjistili, že další protein na povrchu buněk - CD47 - který normálně udržuje ostatní imunitní buňky v šachu, může také inhibovat NK.
Laboratorní a in vivo práce potvrdily, že CD47 držel odpověď na odpuzování NK buněk. Povzbuzen těmito úspěchy pak výzkumný tým transplantoval nové kmenové buňky - se dvěma tlumenými a jedním vylepšeným genem - do speciálně upravených myší, které měly prvky lidského imunitního systému pro simulaci imunitní odpovědi u lidí. Tyto transplantace byly úspěšné a těla hlodavců neodmítla nové buňky.
Nakonec tým šel o krok dále a přemluvil nové pluripotentní kmenové buňky, aby se specializovaly na různé typy srdečních buněk. Ještě jednou transplantovali výsledné buňky do myší s imunitním systémem podobným člověku.
Vědci uvádějí, že tyto experimenty také uspěly, protože nové srdeční buňky dlouho přežily a formovaly se do jednoduchých krevních cév a tkáně srdečního svalu.
Všechny tyto nálezy, tvrdí tým, naznačují, že by lékaři mohli takové kmenové buňky nakonec použít při léčbě lidí.
"Naše technika řeší problém odmítnutí kmenových buněk a tkání odvozených z kmenových buněk a představuje hlavní pokrok v oblasti terapie kmenovými buňkami," zdůrazňuje Dr. Deuse.
„Naše technika může být přínosem pro širší okruh lidí s výrobními náklady, které jsou mnohem nižší než jakýkoli individualizovaný přístup. Naše buňky musíme vyrobit jen jednou a zbývá nám produkt, který lze univerzálně použít. “
Dr. Tobias Deuse
