Новите стволови клетки могат да бъдат „универсално трансплантирани“
Трансплантациите често са кризисна точка, тъй като има недостиг на дарени органи в световен мащаб, но и защото съществува голям риск тялото на получателя да отхвърли дарения орган или трансплантирана тъкан. Нов тип „универсални“ стволови клетки биха могли да решат някои от тези проблеми.
Неотдавнашните усилия на екип от Университета на Калифорния (UC), Сан Франциско, се фокусираха върху генно инженерството на плюрипотентни стволови клетки, които биха могли да заобиколят имунния отговор на организма и по този начин да предотвратят отхвърлянето.
Досега, за да заобиколят проблема с недостига на дарени тъкани, учените са създали стволови клетки от зрели, напълно развити клетки, които събират от същия човек, който се нуждае от трансплантация. Те наричат тези „индуцирани плюрипотентни стволови клетки“ (iPSCs).
С iPSCs учените се надяват да минимизират шансовете на организма да отхвърли тези клетки - които по-късно ще се специализират и да влязат в новата си роля - тъй като имунната система на реципиента има тенденция да „етикетира“ донорната тъкан като потенциален патоген и да действа срещу нея.
Въпреки това, дори този път е изпълнен с много препятствия и, изненадващо, дори стволови клетки, които специалистите са проектирали от собствените клетки на човек, редовно са изправени пред отхвърляне.
Освен това iPSC процесите са трудни за провеждане и все още е по-трудно да се възпроизведат успешни опити.
„Има много проблеми с iPSC технологията, но най-големите препятствия са контролът на качеството и възпроизводимостта. Не знаем какво прави някои клетки податливи на препрограмиране, но повечето учени се съгласяват, че това все още не може да бъде направено надеждно “, отбелязва д-р Тобиас Деуз, водещ автор на новото изследване, което се появява в списанието Природна биотехнология.
„Повечето подходи към индивидуализираните iPSC терапии са изоставени поради това“, посочва д-р Deuse.
Сега за първи път учените от Университета на Сан Франциско вярват, че може да са намерили решение, като са възприели различен подход, който създава нови, „универсални“ стволови клетки, които са плурипотентни. Това означава, че те могат да се диференцират във всяка дадена специализирана клетка - и няма да предизвикат имунен отговор от тялото на приемника.
Проектиране на перфектните стволови клетки
„Учените често рекламират терапевтичния потенциал на плюрипотентните стволови клетки, които могат да узреят във всяка възрастна тъкан, но имунната система е основна пречка за безопасни и ефективни терапии със стволови клетки“, обяснява д-р Деуз.
Освен това, както добавя старши автор д-р Соня Шрепфер, макар че „[w] можем да прилагаме лекарства, които потискат имунната активност и правят отхвърлянето по-малко вероятно, [...] тези имуносупресори оставят пациентите по-податливи на инфекции и рак“.
За да се опита да преодолее тези недостатъци, екипът на UC Сан Франциско използва техника за редактиране на гени, която те наричат CRISPR-Cas9, и модифицира активността на едва три гена, за да „предпази“ новите стволови клетки от имунната система и позволи тялото да ги приеме по-лесно.
Изследователите са тествали тези новоизменени стволови клетки в модели на мишки, които те са създали, за да симулират телата на реципиентите с тенденция да отхвърлят трансплантациите - характеристика, която те наричат „несъвместимост на хистосъвместимостта“ - и с напълно функционираща имунна система.
„Това е първият път, когато някой е проектирал клетки, които могат да бъдат универсално трансплантирани и могат да оцелеят при имунокомпетентни реципиенти, без да предизвикат имунен отговор“, казва д-р Деуз.
По-точно, екипът стартира своя инженерен процес на стволови клетки чрез изтриване на два гена, които контролират активността на набор от протеини - основен комплекс за хистосъвместимост (MHC) клас I и II - които изпращат сигнали към имунната система и могат да предизвикат имунна система отговор.
Тази първа стъпка беше интуитивна - клетките без гени, които кодират MHC протеини, не могат да излъчват сигнала, който ги „обозначава“ като „чужди агенти“ на имунната система.
Тогава обаче такива клетки не получават „безплатна карта“. Напротив, те се превръщат в мишени на тип специализирани имунни клетки, които учените наричат естествени клетки убийци (NK).
„Продукт, който може да се прилага универсално“
Когато изследователите проучиха начини за блокиране на NK клетките да атакуват стволовите клетки, те откриха, че друг протеин на клетъчната повърхност - CD47 - който обикновено държи други имунни клетки на разстояние, също може да инхибира NKs.
Лабораторни и in vivo работи потвърдиха, че CD47 е отговорът за отблъскването на NK клетките. Насърчени от тези успехи, изследователският екип след това трансплантира новите стволови клетки - с два заглушени и един подобрен ген - в специално конструирани мишки, които имаха елементи на човешката имунна система, за да симулират имунния отговор при хората. Тези трансплантации бяха успешни и телата на гризачите не отхвърляха новите клетки.
И накрая, екипът отиде една крачка по-далеч, принуждавайки новите плурипотентни стволови клетки да се специализират като различни видове сърдечни клетки. Още веднъж те трансплантираха получените клетки на мишки с човекоподобна имунна система.
Изследователите съобщават, че тези експерименти също са успели, тъй като новите сърдечни клетки оцеляват дълго време и те се оформят в прости кръвоносни съдове и сърдечна мускулна тъкан.
Екипът твърди, че всички тези открития предполагат, че лекарите могат да използват такива стволови клетки в крайна сметка, когато лекуват хора.
„Нашата техника решава проблема с отхвърлянето на стволови клетки и тъканите, получени от стволови клетки, и представлява основен напредък в областта на терапията със стволови клетки“, подчертава д-р Деуз.
„Нашата техника може да бъде от полза за по-широк кръг от хора с производствени разходи, които са далеч по-ниски от всеки индивидуализиран подход. Трябва да произведем клетките си само веднъж и ни остава продукт, който може да се прилага универсално. "
Д-р Тобиас Деуз
