Uudet kantasolut voidaan "yleisesti siirtää"
Transplantaatit ovat usein kriisitilanteita, koska luovutetuista elimistä on maailmanlaajuisesti pulaa, mutta myös siksi, että on suuri riski, että vastaanottajan elin hylkää luovutetun elimen tai siirretyn kudoksen. Uudentyyppiset "universaalit" kantasolut voisivat ratkaista joitain näistä ongelmista.
Viimeaikaiset ponnistelut Kalifornian yliopiston (UC), San Franciscossa, joukossa, tutkijat ovat keskittyneet geneettisesti muunnettaviin pluripotentteihin kantasoluihin, jotka kykenisivät ohittamaan kehon immuunivasteen ja siten estämään hylkäämisen.
Toistaiseksi, luovuttaakseen kudospuutteen, tutkijat ovat luoneet kantasolut kypsistä, täysin kehittyneistä soluista, jotka ne keräävät samalta henkilöltä, joka tarvitsee elinsiirron. He kutsuvat näitä "indusoiduiksi pluripotenteiksi kantasoluiksi" (iPSC).
IPSC: n avulla tutkijat toivovat minimoivan mahdollisuudet kehon hylkäämään nämä solut - jotka myöhemmin erikoistuvat ja siirtyvät uuteen rooliinsa - kun vastaanottajan immuunijärjestelmä pyrkii "merkitsemään" luovuttajakudosta potentiaaliseksi patogeeniksi ja toimimaan sitä vastaan.
Jopa tämä reitti on ollut täynnä monia esteitä, ja yllättäen jopa kantasolut, jotka asiantuntijat ovat suunnitelleet henkilön omista soluista, joutuvat hylkäämään säännöllisesti.
Lisäksi iPSC-prosesseja on vaikea suorittaa, ja onnistuneiden yritysten toistaminen on edelleen vaikeaa.
”IPSC-tekniikassa on monia asioita, mutta suurimmat esteet ovat laadunvalvonta ja uusittavuus. Emme tiedä, mikä tekee joistakin soluista ohjelmoitavia, mutta useimmat tutkijat ovat sitä mieltä, että sitä ei voida vielä tehdä luotettavasti ", toteaa tohtori Tobias Deuse, päiväkirjaan ilmestyvän uuden tutkimuksen johtava kirjoittaja Luonnon biotekniikka.
"Suurin osa yksilöllisistä iPSC-hoidoista on hylätty tämän vuoksi", tohtori Deuse huomauttaa.
Ensimmäistä kertaa UC San Franciscon tutkijat uskovat löytäneensä ratkaisun omaksumalla toisenlaisen lähestymistavan, joka luo uusia, "universaaleja" pluripotentteja kantasoluja. Tämä tarkoittaa sitä, että he voivat erilaistua mihin tahansa erikoistuneeseen soluun - eivätkä ne laukaise immuunivastetta vastaanottimen kehosta.
Suunnittele täydellinen kantasolu
"Tutkijat mainostavat usein pluripotenttien kantasolujen terapeuttista potentiaalia, jotka voivat kypsyä mihin tahansa aikuisen kudokseen, mutta immuunijärjestelmä on ollut merkittävä este turvallisille ja tehokkaille kantasoluterapioille", kertoo tohtori Deuse.
Lisäksi, kuten vanhempi kirjailija tohtori Sonja Schrepfer lisää, vaikka "[voimme antaa lääkkeitä, jotka estävät immuuniaktiivisuutta ja tekevät hylkimisestä vähemmän todennäköistä, […] nämä immunosuppressantit jättävät potilaat alttiimmiksi infektioille ja syöpälle."
Yritääkseen korjata nämä puutteet UC San Franciscon tiimi käytti geeninmuokkaustekniikkaa, jota he kutsuvat CRISPR-Cas9: ksi, ja ne muokkaivat vain kolmen geenin aktiivisuutta suojaamaan uusia kantasoluja immuunijärjestelmältä ja sallimaan keho hyväksymään ne helpommin.
Tutkijat testasivat näitä vasta muuttuneita kantasoluja hiirimalleissa, jotka he suunnittelivat simuloimaan vastaanottajien kehoja, joilla on taipumus hylätä elinsiirrot - ominaisuutta, jota he kutsuvat "histokompatibiliteettien yhteensopimattomuudeksi" - ja täysin toimivilla immuunijärjestelmillä.
"Tämä on ensimmäinen kerta, kun joku on suunnitellut soluja, jotka voidaan yleisesti siirtää ja jotka voivat selviytyä immunokompetenteissa vastaanottajissa aiheuttamatta immuunivastetta", tohtori Deuse sanoo.
Tarkemmin sanottuna joukkue aloitti kantasolujen suunnitteluprosessin poistamalla kaksi geeniä, jotka kontrolloivat proteiinijoukon aktiivisuutta - tärkeimmät histokompatibiilikompleksit (MHC) luokat I ja II - jotka lähettävät signaaleja immuunijärjestelmälle ja voivat laukaista immuunijärjestelmän vastaus.
Tämä ensimmäinen vaihe oli intuitiivinen - solut, joissa ei ole MHC-proteiineja koodaavia geenejä, eivät voi lähettää signaalia, joka "leimaa" ne "vieraiksi aineiksi" immuunijärjestelmälle.
Tällaiset solut eivät kuitenkaan saa "vapaata passia". Päinvastoin, niistä tulee tietyn erikoistuneiden immuunisolujen kohteita, joita tutkijat kutsuvat luonnollisiksi tappajasoluiksi (NK).
"Tuote, jota voidaan soveltaa yleisesti"
Kun tutkijat tutkivat tapoja estää NK-soluja hyökkäämästä kantasoluihin, he havaitsivat, että toinen solun pintaproteiini - CD47 -, joka normaalisti pitää muut immuunisolut poissa, voi myös estää NK: ita.
Laboratorio- ja in vivo -työt vahvistivat, että CD47: llä oli vastaus NK-solujen karkottamiseen. Näiden menestysten rohkaisemana tutkimusryhmä siirsi uudet kantasolut - kahdella mykistetyllä ja yhdellä parannetulla geenillä - erityisesti suunniteltuihin hiiriin, joilla oli ihmisen immuunijärjestelmän elementtejä, jotta simuloidaan ihmisen immuunivastetta. Nämä elinsiirrot onnistuivat, eikä jyrsijöiden ruumis hylännyt uusia soluja.
Lopuksi joukkue meni askeleen pidemmälle, houkuttelemalla uudet pluripotentit kantasolut erikoistumaan erityyppisiksi sydänsoluiksi. Jälleen kerran he siirtivät saadut solut hiiriin, joilla oli ihmisen kaltainen immuunijärjestelmä.
Tutkijoiden mukaan myös nämä kokeet onnistuivat, kun uudet sydänsolut säilyivät pitkään ja ne muodostuivat yksinkertaisiksi verisuoniksi ja sydänlihaskudoksiksi.
Kaikki nämä havainnot, ryhmän mukaan, viittaavat siihen, että lääkärit voisivat käyttää tällaisia kantasoluja lopulta hoidettaessa ihmisiä.
"Tekniikkamme ratkaisee kantasolujen ja kantasoluista peräisin olevien kudosten hylkimisongelman ja edustaa merkittävää edistystä kantasoluterapia-alalla", tohtori Deuse korostaa.
”Tekniikastamme voi olla hyötyä suuremmalle joukolle ihmisiä, joiden tuotantokustannukset ovat paljon pienemmät kuin mikään yksilöllinen lähestymistapa. Meidän on valmistettava kennomme vain kerran, ja meille jää tuote, jota voidaan soveltaa yleisesti. "
Tohtori Tobias Deuse
