Τα νέα βλαστικά κύτταρα θα μπορούσαν να «μεταμοσχευθούν παγκοσμίως»
Οι μεταμοσχεύσεις είναι συχνά ένα σημείο κρίσης, καθώς υπάρχει παγκόσμια έλλειψη δωρεών οργάνων, αλλά και επειδή υπάρχει υψηλός κίνδυνος το σώμα του δέκτη να απορρίψει το δωρημένο όργανο ή μεταμοσχευμένο ιστό. Ένας νέος τύπος «καθολικών» βλαστικών κυττάρων θα μπορούσε να λύσει ορισμένα από αυτά τα ζητήματα.
Πρόσφατες προσπάθειες από μια ομάδα του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας (UC) στο Σαν Φρανσίσκο, οι ερευνητές έχουν επικεντρωθεί σε γενετικά μηχανικά πολυδύναμα βλαστικά κύτταρα που θα μπορούσαν να παρακάμψουν την ανοσολογική απόκριση του σώματος και, επομένως, να προδικάσουν την απόρριψη.
Μέχρι στιγμής, για να παρακάμψουν το ζήτημα της έλλειψης ιστών, οι επιστήμονες έχουν δημιουργήσει βλαστοκύτταρα από ώριμα, πλήρως αναπτυγμένα κύτταρα που συλλέγουν από το ίδιο άτομο που χρειάζεται μεταμόσχευση. Ονομάζουν αυτά τα «επαγόμενα πολυδύναμα βλαστικά κύτταρα» (iPSCs).
Με τα iPSC, οι επιστήμονες ελπίζουν να ελαχιστοποιήσουν τις πιθανότητες απόρριψης του σώματος από αυτά τα κύτταρα - τα οποία αργότερα θα εξειδικεύονται και θα εισέλθουν στον νέο τους ρόλο - καθώς το ανοσοποιητικό σύστημα του παραλήπτη τείνει να "επισημάνει" τον ιστό του δότη ως πιθανό παθογόνο και να δράσει εναντίον του.
Ωστόσο, ακόμη και αυτή η διαδρομή ήταν γεμάτη με πολλά εμπόδια και, παραδόξως, ακόμη και βλαστοκύτταρα που οι ειδικοί έχουν δημιουργήσει από τα κύτταρα ενός ατόμου αντιμετωπίζουν τακτικά απόρριψη.
Επιπλέον, οι διαδικασίες iPSC είναι δύσκολο να διεξαχθούν και είναι ακόμα πιο δύσκολο να αναπαραχθούν επιτυχημένες προσπάθειες.
«Υπάρχουν πολλά προβλήματα με την τεχνολογία iPSC, αλλά τα μεγαλύτερα εμπόδια είναι ο ποιοτικός έλεγχος και η αναπαραγωγιμότητα. Δεν γνωρίζουμε τι κάνει ορισμένα κύτταρα επιδέξιμα στον επαναπρογραμματισμό, αλλά οι περισσότεροι επιστήμονες συμφωνούν ότι δεν μπορεί ακόμη να γίνει αξιόπιστα », σημειώνει ο Δρ Tobias Deuse, επικεφαλής συγγραφέας στο νέο έγγραφο μελέτης που εμφανίζεται στο περιοδικό. Βιοτεχνολογία της φύσης.
«Οι περισσότερες προσεγγίσεις για εξατομικευμένες θεραπείες iPSC έχουν εγκαταλειφθεί εξαιτίας αυτού», επισημαίνει ο Δρ Deuse.
Τώρα, για πρώτη φορά, οι επιστήμονες του UC San Francisco πιστεύουν ότι μπορεί να έχουν βρει μια λύση ακολουθώντας μια διαφορετική προσέγγιση που δημιουργεί νέα, «καθολικά» βλαστικά κύτταρα που είναι πολυδύναμα. Αυτό σημαίνει ότι μπορούν να διαφοροποιηθούν σε οποιοδήποτε δεδομένο εξειδικευμένο κελί - και δεν θα προκαλέσουν ανοσοαπόκριση από το σώμα του δέκτη.
Κατασκευάστηκε το τέλειο βλαστικό κύτταρο
«Οι επιστήμονες συχνά επισημαίνουν το θεραπευτικό δυναμικό των πολυδύναμων βλαστικών κυττάρων, τα οποία μπορούν να ωριμάσουν σε οποιονδήποτε ενήλικο ιστό, αλλά το ανοσοποιητικό σύστημα αποτελεί σημαντικό εμπόδιο για ασφαλείς και αποτελεσματικές θεραπείες βλαστικών κυττάρων», εξηγεί ο Δρ Deuse.
Επιπλέον, όπως προσθέτει ο ανώτερος συγγραφέας Dr. Sonja Schrepfer, αν και «[μπορεί] να χορηγήσει φάρμακα που καταστέλλουν την ανοσολογική δραστηριότητα και καθιστούν λιγότερο πιθανή την απόρριψη, […] αυτά τα ανοσοκατασταλτικά αφήνουν τους ασθενείς πιο ευαίσθητους σε λοίμωξη και καρκίνο».
Για να προσπαθήσει να ξεπεράσει αυτές τις ελλείψεις, η ομάδα του UC San Francisco χρησιμοποίησε μια τεχνική επεξεργασίας γονιδίων που ονομάζουν CRISPR-Cas9 και τροποποίησαν τη δραστηριότητα τριών γονιδίων για να «προστατεύσουν» τα νέα βλαστικά κύτταρα από το ανοσοποιητικό σύστημα και να επιτρέψουν το σώμα να τα αποδεχτεί πιο εύκολα.
Οι ερευνητές δοκίμασαν αυτά τα πρόσφατα τροποποιημένα βλαστοκύτταρα σε μοντέλα ποντικών που σχεδίασαν για να προσομοιώσουν τα σώματα των παραληπτών με την τάση να απορρίπτουν τις μεταμοσχεύσεις - ένα χαρακτηριστικό που αποκαλούν «ασυμφωνία ιστοσυμβατότητας» - και με πλήρως λειτουργικά ανοσοποιητικά συστήματα.
«Είναι η πρώτη φορά που κάποιος έχει δημιουργήσει κύτταρα που μπορούν να μεταμοσχευτούν καθολικά και να επιβιώσουν σε ανοσοϊκανείς λήπτες χωρίς να προκαλέσει ανοσοαπόκριση», λέει ο Δρ Deuse.
Πιο συγκεκριμένα, η ομάδα ξεκίνησε τη διαδικασία μηχανικής βλαστικών κυττάρων διαγράφοντας δύο γονίδια που ελέγχουν τη δραστηριότητα ενός συνόλου πρωτεϊνών - μείζον σύμπλεγμα ιστοσυμβατότητας (MHC) κατηγορίας Ι και ΙΙ - που στέλνουν σήματα στο ανοσοποιητικό σύστημα και μπορούν να προκαλέσουν ανοσοποιητικό απάντηση.
Αυτό το πρώτο βήμα ήταν διαισθητικό - τα κύτταρα χωρίς τα γονίδια που κωδικοποιούν τις πρωτεΐνες MHC δεν μπορούν να εκπέμπουν το σήμα ότι «τα χαρακτηρίζει» ως «ξένοι παράγοντες» στο ανοσοποιητικό σύστημα.
Ωστόσο, αυτά τα κελιά δεν λαμβάνουν τότε ένα "δωρεάν πάσο". Αντιθέτως, γίνονται οι στόχοι ενός τύπου εξειδικευμένων ανοσοκυττάρων που οι επιστήμονες αποκαλούν φυσικά κύτταρα δολοφόνων (NK).
«Ένα προϊόν που μπορεί να εφαρμοστεί παγκοσμίως»
Όταν οι ερευνητές εξέτασαν τρόπους αποκλεισμού των κυττάρων ΝΚ από την επίθεση στα βλαστοκύτταρα, διαπίστωσαν ότι μια άλλη πρωτεΐνη κυτταρικής επιφάνειας - CD47 - που συνήθως διατηρεί άλλα ανοσοκύτταρα σε κόλπο, μπορεί επίσης να αναστέλλει τα ΝΚ.
Εργαστήριο και εργαστήριο in vivo επιβεβαίωσαν ότι το CD47 κατείχε την απάντηση στα απωθητικά κύτταρα ΝΚ. Ενθαρρυνμένος από αυτές τις επιτυχίες, η ερευνητική ομάδα στη συνέχεια μεταμόσχευσε τα νέα βλαστικά κύτταρα - με δύο σιωπηλά και ένα ενισχυμένο γονίδιο - σε ειδικά κατασκευασμένα ποντίκια που είχαν στοιχεία ανθρώπινου ανοσοποιητικού συστήματος για προσομοίωση της ανοσοαπόκρισης στους ανθρώπους. Αυτές οι μεταμοσχεύσεις ήταν επιτυχημένες και τα σώματα των τρωκτικών δεν απέρριψαν τα νέα κύτταρα.
Τέλος, η ομάδα προχώρησε ένα βήμα παραπέρα, κάνοντας τα νέα πολυδύναμα βλαστικά κύτταρα να εξειδικευτούν ως διαφορετικοί τύποι καρδιακών κυττάρων. Για άλλη μια φορά, μεταμόσχευσαν τα προκύπτοντα κύτταρα σε ποντίκια με ανθρώπινο ανοσοποιητικό σύστημα.
Οι ερευνητές αναφέρουν ότι αυτά τα πειράματα πέτυχαν επίσης, καθώς τα νέα καρδιακά κύτταρα επέζησαν για μεγάλο χρονικό διάστημα και σχηματίστηκαν σε απλά αιμοφόρα αγγεία και ιστούς καρδιακών μυών.
Όλα αυτά τα ευρήματα, υποστηρίζει η ομάδα, υποδηλώνουν ότι οι γιατροί θα μπορούσαν τελικά να χρησιμοποιήσουν τέτοια βλαστικά κύτταρα κατά τη θεραπεία ανθρώπων.
«Η τεχνική μας λύνει το πρόβλημα της απόρριψης των βλαστικών κυττάρων και των ιστών που προέρχονται από βλαστικά κύτταρα και αντιπροσωπεύει μια σημαντική πρόοδο στον τομέα της θεραπείας με βλαστικά κύτταρα», τονίζει ο Δρ Deuse.
«Η τεχνική μας μπορεί να ωφελήσει ένα ευρύτερο φάσμα ατόμων με κόστος παραγωγής που είναι πολύ χαμηλότερο από οποιαδήποτε εξατομικευμένη προσέγγιση. Χρειάζεται μόνο να κατασκευάσουμε τα κελιά μας μία φορά και μας αφήνει ένα προϊόν που μπορεί να εφαρμοστεί παγκοσμίως. "
Δρ Tobias Deuse
