Трансплантация часто является точкой кризиса, поскольку существует глобальная нехватка донорских органов, а также потому, что существует высокий риск того, что организм получателя откажется от донорского органа или трансплантированной ткани. Новый тип «универсальных» стволовых клеток может решить некоторые из этих проблем.
Недавние усилия команды исследователей Калифорнийского университета были сосредоточены на генной инженерии плюрипотентных стволовых клеток, которые могли бы обойти иммунный ответ организма и, таким образом, предотвратить отторжение.
До сих пор, чтобы обойти проблему нехватки донорских тканей, ученые создавали стволовые клетки из зрелых, полностью развитых клеток, которые они собирают у того же человека, которому требуется пересадка. Они называются «индуцированные плюрипотентные стволовые клетки» (ИПСК).
С помощью ИПСК ученые надеются свести к минимуму вероятность того, что организм откажется от этих клеток, поскольку иммунная система реципиента имеет тенденцию «маркировать» донорскую ткань как потенциальный патоген и действовать против него.
Однако даже этот путь чреват множеством препятствий, и, что удивительно, даже стволовые клетки, которые специалисты создали из собственных клеток человека, регулярно сталкиваются с отторжением.
Более того, процессы ИПСК сложно проводить, и еще труднее воспроизвести успешные попытки.
«Существует много проблем с технологией iPSC, но самыми большими препятствиями являются контроль качества и воспроизводимость. Мы не знаем, что делает некоторые клетки поддающимися перепрограммированию, но большинство ученых согласны с тем, что это еще нельзя сделать надежно», — отмечает доктор Тобиас Деуз.
«Из-за этого большинство подходов к индивидуализированной терапии ИПСК были заброшены», — отмечает доктор Деуз.
Теперь ученые Калифорнийского университета в Сан-Франциско считают, что, возможно, нашли решение, выбрав другой подход, который создает новые, «универсальные» стволовые клетки, которые являются плюрипотентными. Это означает, что они могут дифференцироваться в любую конкретную специализированную клетку — и они не будут вызывать иммунный ответ от тела получателя.
Проектирование идеальной стволовой клетки
«Ученые часто рекламируют терапевтический потенциал плюрипотентных стволовых клеток, которые могут созревать в любой ткани взрослого человека, но иммунная система является основным препятствием для безопасной и эффективной терапии стволовыми клетками», — объясняет доктор Деуз.
Более того, как добавляет старший автор доктор Соня Шрепфер, «хотя мы можем назначать лекарства, которые подавляют иммунную активность и снижают вероятность отторжения, эти иммунодепрессанты делают пациентов более восприимчивыми к инфекциям и раку».
Чтобы попытаться преодолеть эти недостатки, команда использовала технику редактирования генов, которую они называют CRISPR—Cas9, и они изменили активность всего лишь трех генов, чтобы «защитить» новые стволовые клетки от иммунной системы.
Исследователи проверили эти недавно измененные стволовые клетки на мышиных моделях, которые они спроектировали для моделирования тел реципиентов с тенденцией отклонять трансплантаты.
«Это первый случай, когда у кого-то есть инженерные клетки, которые можно универсально трансплантировать и которые могут выживать у иммунокомпетентных реципиентов, не вызывая иммунного ответа», — говорит доктор Деуз.
Более конкретно, команда начала свой процесс инженерии стволовых клеток, удалив два гена, которые контролируют активность набора белков — главного комплекса гистосовместимости (МНС) класса I и II — которые посылают сигналы в иммунную систему и могут вызвать ответ иммунной системы.
Этот первый шаг был интуитивно понятным — клетки без генов, кодирующих белки МНС, не могут излучать сигнал, который «помечает» их как «чужеродных агентов» для иммунной системы.
Однако такие ячейки не получают «свободный проход». Напротив, они становятся мишенью для типа специализированных иммунных клеток, которые ученые называют естественными убийцами (ЕУ).
«Продукт, который можно применять повсеместно»
Когда исследователи изучили способы блокирования ЕУ-клеток от атаки стволовых клеток, они обнаружили, что другой белок клеточной поверхности — CD47 — который обычно держит другие иммунные клетки в страхе, также может ингибировать ЕУ.
Лабораторные исследования и исследования на живых организмах подтвердили, что CD47 содержит ответ на отталкивающие ЕУ-клетки. Воодушевленные этими успехами, исследовательская группа затем пересадила новые стволовые клетки — с двумя приглушенными и одним усиленным геном — специально созданным мышам, имеющим элементы иммунной системы человека для имитации иммунного ответа у людей. Эти пересадки были успешными, и тела грызунов не отвергли новые клетки.
Наконец, команда пошла еще дальше, заставив новые плюрипотентные стволовые клетки специализироваться на разных типах клеток сердца. Они пересадили полученные клетки мышам с иммунной системой, похожей на человеческую.
Исследователи сообщают, что эти эксперименты также были успешными, поскольку новые сердечные клетки выжили в течение длительного времени и превратились в простые кровеносные сосуды и ткани сердечной мышцы.
Все эти результаты, утверждают ученые, позволяют предположить, что врачи могут в конечном итоге использовать такие стволовые клетки при лечении людей.
«Наша методика решает проблему отторжения стволовых клеток и тканей, полученных из стволовых клеток, и представляет собой значительный прогресс в области терапии стволовыми клетками», — подчеркивает доктор Дойз.
