Noile celule stem ar putea fi „transplantate universal”
Transplanturile sunt adesea un punct de criză, deoarece există o penurie globală de organe donate, dar și pentru că există un risc ridicat ca organismul receptorului să respingă organul donat sau țesutul transplantat. Un nou tip de celule stem „universale” ar putea rezolva unele dintre aceste probleme.
Eforturile recente efectuate de o echipă a Universității din California (UC), San Francisco, cercetătorii s-au concentrat pe ingineria genetică a celulelor stem pluripotente care ar putea să ocolească răspunsul imun al organismului și, astfel, să împiedice respingerea.
Până în prezent, pentru a ocoli problema deficitului de țesut donat, oamenii de știință au creat celule stem din celule mature, pe deplin dezvoltate, pe care le colectează de la aceeași persoană care are nevoie de transplant. Ei numesc aceste „celule stem pluripotente induse” (iPSC).
Cu iPSC-urile, oamenii de știință speră să reducă la minimum șansele ca organismul să respingă aceste celule - care ulterior se vor specializa și vor intra în noul lor rol - deoarece sistemul imunitar al destinatarului tinde să „eticheteze” țesutul donator ca potențial agent patogen și să acționeze împotriva acestuia.
Cu toate acestea, chiar și această cale a fost plină de multe obstacole și, în mod surprinzător, chiar și celulele stem pe care specialiștii le-au creat din propriile celule ale unei persoane se confruntă în mod regulat cu respingerea.
Mai mult decât atât, procesele iPSC sunt dificil de condus și este mai greu să reproduci încă încercări de succes.
„Există multe probleme cu tehnologia iPSC, dar cele mai mari obstacole sunt controlul calității și reproductibilitatea. Nu știm ce face ca unele celule să poată fi reprogramate, dar majoritatea oamenilor de știință sunt de acord că încă nu se poate face în mod fiabil ", notează dr. Tobias Deuse, autor principal al noii lucrări de studiu care apare în revistă Biotehnologia naturii.
„Cele mai multe abordări ale terapiilor individualizate iPSC au fost abandonate din această cauză”, subliniază Dr. Deuse.
Acum, pentru prima dată, oamenii de știință din UC San Francisco consideră că ar fi putut găsi o soluție adoptând o abordare diferită care creează celule stem noi, „universale”, care sunt pluripotente. Aceasta înseamnă că se pot diferenția în orice celulă specializată - și nu vor declanșa un răspuns imun din corpul receptorului.
Realizarea celulei stem perfecte
„Oamenii de știință susțin adesea potențialul terapeutic al celulelor stem pluripotente, care se pot matura în orice țesut adult, dar sistemul imunitar a fost un impediment major pentru terapiile cu celule stem sigure și eficiente”, explică Dr. Deuse.
Mai mult, după cum adaugă autorul principal dr. Sonja Schrepfer, deși „[putem] administra medicamente care suprimă activitatea imună și fac respingerea mai puțin probabilă, [...] acești imunosupresori lasă pacienții mai sensibili la infecții și cancer”.
Pentru a încerca să depășească aceste neajunsuri, echipa UC San Francisco a folosit o tehnică de editare genică pe care o numesc CRISPR-Cas9 și au modificat activitatea a doar trei gene pentru a „proteja” noile celule stem de sistemul imunitar și pentru a permite corpul să le accepte mai ușor.
Cercetătorii au testat aceste celule stem nou modificate în modele de șoareci pe care le-au proiectat pentru a simula corpurile destinatarilor cu tendința de a respinge transplanturile - o caracteristică pe care o numesc „nepotrivire de histocompatibilitate” - și cu sisteme imune funcționale pe deplin.
Aceasta este prima data cand cineva a proiectat celule care pot fi transplantate universal si pot supravietui la pacientii imunocompetenti fara a provoca un raspuns imun, spune dr. Deuse.
Mai precis, echipa și-a început procesul de inginerie a celulelor stem prin ștergerea a două gene care controlează activitatea unui set de proteine - complexul principal de histocompatibilitate (MHC) clasa I și II - care trimit semnale către sistemul imunitar și pot declanșa o imunitate raspuns.
Acest prim pas a fost intuitiv - celulele fără gene care codifică proteinele MHC nu pot emite semnalul care le „etichetează” drept „agenți străini” sistemului imunitar.
Cu toate acestea, astfel de celule nu primesc apoi un „permis gratuit”. Dimpotrivă, acestea devin țintele unui tip de celule imune specializate pe care oamenii de știință le numesc celule ucigașe naturale (NK).
„Un produs care poate fi aplicat universal”
Când cercetătorii au analizat modalități de a bloca celulele NK să atace celulele stem, au descoperit că o altă proteină de suprafață celulară - CD47 - care ține în mod normal alte celule imune la distanță, poate inhiba NK-urile.
Lucrările de laborator și in vivo au confirmat că CD47 a deținut răspunsul la respingerea celulelor NK. Încurajată de aceste succese, echipa de cercetare a transplantat apoi noile celule stem - cu două gene mutate și o genă îmbunătățită - în șoareci special concepuți, care aveau elemente ale sistemului imunitar uman pentru a simula răspunsul imun la oameni. Aceste transplanturi au avut succes, iar corpul rozătoarelor nu a respins noile celule.
În cele din urmă, echipa a făcut un pas mai departe, coaxând noile celule stem pluripotente pentru a se specializa ca diferite tipuri de celule cardiace. Încă o dată, au transplantat celulele rezultate în șoareci cu un sistem imunitar asemănător omului.
Cercetătorii raportează că și aceste experimente au reușit, deoarece noile celule cardiace au supraviețuit mult timp și s-au format în simple vase de sânge și țesut muscular cardiac.
Toate aceste constatări, susține echipa, sugerează că medicii ar putea folosi astfel de celule stem în cele din urmă la tratarea oamenilor.
Tehnica noastra rezolva problema respingerii celulelor stem si a tesuturilor derivate din celule stem si reprezinta un progres major pentru domeniul terapiei cu celule stem, subliniaza Dr. Deuse.
„Tehnica noastră poate beneficia de o gamă mai largă de oameni cu costuri de producție mult mai mici decât orice abordare individualizată. Trebuie să ne fabricăm celulele o singură dată și rămânem cu un produs care poate fi aplicat universal. "
Dr. Tobias Deuse
