Forskare från University of California i San Francisco används ett system med gen editering CRISPR-Cas9 för att skapa den första pluripotenta stamceller, som är funktionellt “osynliga” för immunförsvaret. Denna händelse är biologisk ingenjörskonst i laboratoriet tillåtna för att förhindra avstötning av stamceller för transplantation. Eftersom dessa “allmänna” stamceller kan tillverkas på ett mer effektivt än stamceller, som är gjorda specifikt för varje patient så ofta gjort förut — en ny upptäckt för regenerativ medicin närmare verkligheten.
CRISPR och stamceller
“Forskarna ofta annonsera terapeutiska potentialen av pluripotenta stamceller som kan Mogna ut till alla vävnader av en vuxen människa, men immunförsvaret var det främsta hindret för en säker och effektiv terapi med stamceller, säger Tobias Deus, medicine doktor och huvudförfattare till en studie som publiceras i Nature Medicine den 18 februari.
Immunförsvaret är inte förlåtande. Den har programmerats för förstörelsen av allt som uppfattas som främmande, och därmed skyddar kroppen från infektioner och andra inkräktare som kan orsaka skada, om du ger dem handlingsfrihet. Det innebär också att de transplanterade organ, vävnader eller celler betraktas som potentiellt farliga penetration från utsidan, vilket alltid är ett starkt immunsvar som leder till avstötning av transplantat. När detta händer, säger givare och mottagare är “oförenligt histocompatibility”.
“Vi kan införa läkemedel som hämmar immunförsvaret aktivitet och minska risken för avstötning. Tyvärr, dämpare av immunsystemet gör patienter mer mottagliga för infektioner och cancer, förklarar Professor i kirurgi Sonia Scrapper, huvudansvarig för studien.
I området för stamcellstransplantation, forskare trodde en gång avslag problem kan lösas med hjälp av inducerade pluripotenta stamceller (IPSC), som är skapade från fullt Mogna celler, såsom hud eller fett celler, omprogrammeras således, för att kunna utvecklas till något av en mängd celler som bildar vävnader och organ i kroppen. Om celler som härrör från IPSC, att transplantera till samma patient som donerade den ursprungliga celler, forskare trodde att kroppen skulle se de transplanterade cellerna som “sin egen” och skulle inte ha attackerat dem med hjälp av immunsystemet.
I praktiken är dock den kliniska användningen av IPSC har varit svårt. Av okänd anledning, medan celler av många patienter har visat sig vara resistenta mot omprogrammering. Dessutom, produktion av IPSC var dyrt och det krävs tid på varje patient som behandlas med terapi med stamceller.
“IPSC-tekniken har många problem, men det största hindret är den kvalitetskontroll och reproducerbarhet. Vi vet inte vad som gör att vissa celler som är resistenta mot omprogrammering, men de flesta forskare är överens om att veta är ännu inte uppnått”, säger Deus. “På grund av detta, de flesta metoder för individualiserad terapi IPSC var övergivna.”
Deus och Scrapper undrade om det var möjligt att kringgå dessa problem genom att skapa en “universell” IPSC, som kan användas till någon behövande patient. I sin nya artikel, de beskriver hur, efter förändringar i verksamheten av bara tre gener, IPSC fått möjlighet att undvika avstötning efter transplantation, mottagare med inkompatibilitet av histocompatibility, med en fullt fungerande immunförsvar.
“Det här är det första fallet när någon får engineering celler som kan vara universellt transplanterade, och som kan överleva i immunkompetenta mottagare utan att orsaka immunförsvar, säger Deus.
Forskarna har använt CRISPR att ta bort två gener som är nödvändiga för en väl fungerande av en familj av proteiner som kallas major histocompatibility complex (HCGS) klass i och II. GCGS proteiner på ytan av nästan alla celler och utgör den molekylära signaler som hjälper immunförsvaret att skilja främmande från infödda. Celler som saknar gener HKGS, inte ge ut sådana signaler därför inte registreras som en alien. Men, celler som saknar proteiner GCGS, bli mål för immunceller som kallas naturliga mördarceller (NK).
Tillsammans med Professor Lewis Lanier, Avsändaren fann att CD47, en cell ytan protein, som skriver “ät inte mig” för att immunförsvarets celler, makrofager, har också en starkt hämmande effekt på NK-celler.
Att tro att CD47 kan inneha nyckeln till en fullständig eliminering av avslag, forskare laddade CD47-genen i virus som tog extra kopior av genen i stamceller från mus och människa, som togs bort proteiner GCGS.
CD47 visade sig faktiskt vara den saknade pusselbiten. När forskarna transplanterade deras ternära musen stamceller oförenliga möss med normalt immunförsvar, att de inte ser någon avslag. Att de sedan transplanteras på samma sätt konstruerad av mänskliga stamceller är så kallade humaniserad möss har immunsystem ersättas med komponenter av människans immunförsvar — och återigen såg ingenting.
Dessutom har forskare som utvinns olika typer av hjärtat celler från dessa trippel modifierade stamceller. Härstammar från stamceller hjärtat celler skulle kunna leva länge nog för att ens rudimentär form blodkärl, hjärta och muskler. Kanske en dag kan de användas för att återställa den felaktiga hjärtan.
Du kan godkänna användningen av CRISPR att behandla en människa? Berätta för oss i vår chatt i Telegram.