Hi-Tech

CRISPR сделал стволовые клетки «невидимыми» для иммунной системы

Такое событие биологической инженерии в лабораторных условиях позволяло предотвратить отторжение трансплантатов стволовых клеток. Ученые из Калифорнийского университета в Сан-Франциско использовали систему редактирования генов CRISPR-Cas9 для создания первых плюрипотентных стволовых клеток, которые функционально «невидимы» для иммунной системы. Поскольку эти «универсальные» стволовые клетки могут изготавливаться более эффективно, чем стволовые клетки, которые делаются специально под каждого пациента — так чаще всего делали раньше — новое открытие приближает регенеративную медицину на шаг ближе к реальности.

CRISPR и стволовые клетки

«Ученые часто рекламируют терапевтический потенциал плюрипотентных стволовых клеток, которые могут созревать в любую ткань взрослого человека, но иммунная система была основным препятствием для безопасной и эффективной терапии стволовыми клетками», говорит Тобиас Деуз, доктор медицины и ведущий автор исследования, опубликованного в Nature Medicine 18 февраля.

Она запрограммирована на уничтожение всего, что воспринимается как чужеродное, и тем самым защищает организм от инфекционных агентов и других вторженцев, которые могут нанести ущерб, если дать им свободу действий. Иммунная система не прощает. Когда это происходит, говорят, что донор и реципиент «несовместимы по гистосовместимости». Это также означает, что пересаженные органы, ткани или клетки рассматриваются как потенциально опасное проникновение извне, которое неизменно вызывает сильный иммунный ответ, приводящий к отторжению трансплантата.

К сожалению, подавители иммунитета делают пациентов более восприимчивыми к инфекциям и раку», объясняет профессор хирургии Соня Шрепфер, старший автор исследования. «Мы можем вводить лекарства, которые подавляют иммунную активность и снижают вероятность отторжения.

Если клетки, полученные из ИПСК, трансплантировать тому же пациенту, который пожертвовал исходные клетки, думали ученые, организм увидел бы пересаженные клетки как «свои» и не атаковал бы их с помощью иммунной системы. В области трансплантации стволовых клеток ученые однажды решили, что проблему отторжения можно решить с помощью индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК), которые создаются из полностью зрелых клеток, таких как кожа или жировые клетки, перепрограммированные таким образом, чтобы иметь возможность развиваться в любую из множества клеток, составляющих ткани и органы тела.

По непонятным пока причинам клетки многих пациентов оказались невосприимчивыми к перепрограммированию. Однако на практике клиническое использование ИПСК оказалось сложным. Кроме того, производство ИПСК было дорогим и требовало временных затрат на каждого пациента, который лечился терапией стволовых клеток.

Мы не знаем, что делает некоторые клетки неподдающимся  перепрограммированию, но большинство ученых согласны с тем, что узнать это пока не получается», говорит Деуз. «У технологии ИПСК есть много проблем, но самым большим препятствием являются контроль качества и воспроизводимость. «Из-за этого большинство подходов к индивидуализированной терапии ИПСК были заброшены».

В своей новой статье они описывают, как после изменения активности всего трех генов, ИПСК получили возможность избегать отторжения после трансплантации получателям с несовместимостью по гистосовместимости, с полностью функциональной иммунной системой. Деуз и Шрепфер задались вопросом, можно ли обойти эти проблемы, создав «универсальные» ИПСК, которые можно будет использовать любому нуждающемуся пациенту.

«Это первый случай, когда кто-либо получает инженерные клетки, которые можно универсально трансплантировать и которые могут выживать у иммунокомпетентных реципиентов, не вызывая иммунного ответа», говорит Деуз.

Белки ГКГС находятся на поверхности почти всех клеток и отображают молекулярные сигналы, помогающие иммунные системы отличить чужеродное от родного. Ученые впервые использовали CRISPR для удаления двух генов, которые необходимы для правильного функционирования семейства белков, известных как главный комплекс гистосовместимости (ГКГС) класса I и II. Однако клетки, в которых отсутствуют белки ГКГС, становятся мишенями иммунных клеток, известных как естественные киллеры клеток (NK). Клетки, в которых отсутствуют гены ГКГС, не выдают таких сигналов, поэтому не регистрируются как чужеродные.

Работая с профессором Льюисом Ланье, команда Шрепфер обнаружила, что CD47, белок клеточной поверхности, выдающий сигнал «не ешь меня» в адрес иммунных клеток — макрофагов — также оказывает сильное ингибирующее действие на NK-клетки.

Полагая, что CD47 может хранить ключ к полному прекращению отторжения, исследователи загрузили ген CD47 в вирус, который доставил дополнительные копии гена в стволовые клетки мыши и человека, из которых были удалены белки ГКГС.

Когда исследователи трансплантировали свои трехкомпонентные стволовые клетки мыши несовместимым мышам с нормальной иммунной системой, они не увидели никакого отторжения. CD47 на самом деле оказался недостающей частью головоломки. Затем они трансплантировали аналогично сконструированные человеческие стволовые клетки так называемым гуманизированным мышам — у которых иммунные системы заменяются компонентами иммунной системы человека — и снова ничего не увидели.

Полученные из стволовых клеток сердечные клетки смогли прожить достаточно долго и даже сформировать рудиментарные кровеносные сосуды и сердечную мышцу. Кроме того, исследователи извлекли различные типы сердечных клеток человека из этих тройных сконструированных стволовых клеток. Возможно, однажды их можно будет использовать для восстановления отказавших сердец.

Расскажите в нашем чате в Телеграме. Вы одобряете использование CRISPR для лечения человека?

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть