Uusi tüvirakke saab "universaalselt siirdada"
Siirdamine on sageli kriisipunkt, kuna annetatud elunditest on ülemaailmne puudus, aga ka seetõttu, et vastuvõtja keha tõrjub annetatud elundi või siirdatud koe. Uut tüüpi “universaalsed” tüvirakud võiksid mõned neist probleemidest lahendada.
San Francisco osariigi California ülikooli (UC) meeskonna hiljutised jõupingutused on keskendunud geneetiliselt muundatud pluripotentsetele tüvirakkudele, mis suudaksid mööda hiilida keha immuunvastusest ja ennetaksid seega tagasilükkamist.
Seni on annetatud koepuuduse teemast mööda hiilimiseks teadlased loonud tüvirakud küpsetest, täielikult arenenud rakkudest, mille nad koguvad samalt inimeselt, kes vajab siirdamist. Nad nimetavad neid “indutseeritud pluripotentseteks tüvirakkudeks” (iPSC).
IPSC-de abil loodavad teadlased minimeerida nende rakkude tagasilükkamise võimalusi, mis hiljem spetsialiseeruvad ja astuvad oma uude rolli - kuna retsipiendi immuunsüsteem kipub doonorikoe potentsiaalse patogeenina märgistama ja selle vastu tegutsema.
Isegi see tee on olnud paljude takistustega ja üllataval kombel seisavad tagasilükkamise ees isegi tüvirakud, mille spetsialistid on inimese enda rakkudest välja töötanud.
Pealegi on iPSC protsesse keeruline läbi viia ja edukate katsete taastootmine on endiselt raskem.
„IPSC tehnoloogiaga on palju probleeme, kuid suurimad takistused on kvaliteedikontroll ja reprodutseeritavus. Me ei tea, mis muudab mõned rakud ümber programmeerimiseks, kuid enamik teadlasi nõustub, et seda ei saa veel usaldusväärselt teha, "märgib dr Tobias Deuse, ajakirjas ilmuva uue uurimistöö juhtiv autor Looduse biotehnoloogia.
"Selle tõttu on enamik lähenemisviise individuaalsetele iPSC-teraapiatele loobutud," osutab dr Deuse.
Nüüd usuvad UC San Francisco teadlased esimest korda, et nad võisid leida lahenduse, kasutades teistsugust lähenemisviisi, mis loob uued, universaalsed tüvirakud, mis on pluripotentsed. See tähendab, et nad saavad diferentseeruda mis tahes konkreetseks spetsiaalseks rakuks - ja nad ei põhjusta vastuvõtja kehast immuunvastust.
Tehke täiuslik tüvirakk
"Teadlased reklaamivad sageli pluripotentsete tüvirakkude terapeutilist potentsiaali, mis võivad küpseda igaks täiskasvanute koeks, kuid immuunsüsteem on ohutute ja tõhusate tüvirakkude ravimise peamine takistus," selgitab dr Deuse.
Veelgi enam, nagu lisab vanemautor dr Sonja Schrepfer, kuigi „[me saame manustada ravimeid, mis pärsivad immuunaktiivsust ja muudavad äratõukereaktsiooni vähem tõenäoliseks, […] jätavad need immunosupressandid patsiendid nakkustele ja vähile vastuvõtlikumaks.”
Nende puuduste ületamiseks kasutas UC San Francisco meeskond geenide redigeerimise tehnikat, mida nad nimetasid CRISPR-Cas9, ja muutsid uute tüvirakkude immuunsüsteemi eest kaitsmiseks vaid kolme geeni aktiivsust. keha neid kergemini aktsepteerima.
Teadlased katsetasid neid äsja muudetud tüvirakke hiiremudelites, mille nad olid välja töötanud, et simuleerida retsipientide kehasid, kellel on kalduvus ümberistutusi tagasi lükata - seda omadust nad nimetavad "ühilduvuse mittevastavaks" - ja täielikult toimiva immuunsüsteemiga.
"See on esimene kord, kui keegi on konstrueerinud rakke, mida saab universaalselt siirdada ja kes suudavad immunokompetentsetel retsipientidel ellu jääda ilma immuunvastust esile kutsumata," ütleb dr Deuse.
Konkreetsemalt alustas meeskond oma tüvirakkude väljatöötamise protsessi, kustutades kaks geeni, mis kontrollivad valkude komplekti aktiivsust - I ja II klassi põhiline histokompatibiilsuskompleks (MHC), mis saadavad signaale immuunsüsteemile ja võivad käivitada immuunsuse vastus.
See esimene samm oli intuitiivne - MHC-valke kodeerivate geenideta rakud ei suuda väljastada signaali, mis neid "märgistab" immuunsüsteemi "võõrasteks aineteks".
Kuid sellised lahtrid ei saa siis "tasuta pääsu". Vastupidi, neist saavad teatud tüüpi immuunrakkude sihtmärgid, mida teadlased nimetavad looduslikeks tapjarakkudeks (NK).
„Toode, mida saab universaalselt rakendada”
Kui teadlased uurisid viise, kuidas blokeerida tüvirakkude ründamine NK-rakkudel, leidsid nad, et NK-e võib pärssida ka teine rakupinna valk - CD47 -, mis tavaliselt hoiab teisi immuunrakke eemal.
Laboratoorsed ja in vivo tööd kinnitasid, et CD47 omas vastust NK-rakkude tõrjumisele. Nendest õnnestumistest innustatuna siirdas uurimisrühm uued tüvirakud - kahe summutatud ja ühe täiustatud geeniga - spetsiaalselt loodud hiirtele, kellel olid inimese immuunsüsteemi elemendid, et simuleerida inimeste immuunvastust. Need siirdamised olid edukad ja näriliste keha ei lükanud uusi rakke tagasi.
Lõpuks läks meeskond ühe sammu edasi, meelitades uusi pluripotentseid tüvirakke spetsialiseeruma erinevat tüüpi südamerakkudeks. Veelkord siirdasid nad saadud rakud inimese sarnase immuunsüsteemiga hiirtele.
Teadlaste sõnul õnnestusid ka need katsed, kuna uued südamerakud jäid ellu pikka aega ning neist moodustusid lihtsad veresooned ja südamelihaskoe.
Kõik need leiud viitavad meeskonna väitele, et arstid võiksid selliseid tüvirakke inimeste ravimisel lõpuks kasutada.
"Meie tehnika lahendab tüvirakkude ja tüvirakkudest pärinevate kudede hülgamise probleemi ning on tüvirakkude teraapia valdkonnas suur edasiminek," rõhutab dr Deuse.
„Meie tehnika võib olla kasulik laiemale hulgale inimestele, kelle tootmiskulud on palju madalamad kui mis tahes individuaalne lähenemisviis. Peame oma rakke tootma vaid ühe korra ja meile jääb toode, mida saab universaalselt rakendada. "
Dr Tobias Deuse
