Учёные вырастили универсальные стволовые клетки при помощи CRISPR инженерии
Клетки сердечной мышцы человека, полученные из новых универсальных стволовых клеток
Клетки сердечной мышцы человека, полученные из новых универсальных стволовых клеток Учёные из University of California San Francisco впервые вырастили универсальные стволовые клетки, используя технологию редактирования генов CRISPR в целях получения плюрипотентных стволовых клеток, которые могут быть трансплантированы любому пациенту, не вызывая иммунной реакции.
Плюрипотентные стволовые клетки – это клетки, способные стать клетками любого типа, которые нужны организму. Чуть более десяти лет назад революционный прогресс показал, как полностью сформированные взрослые клетки могут эффективно превращаться в плюрипотентные стволовые клетки. Эти индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSC) обещали изменить регенеративную медицину, но клинические применения были мало успешными.
«Существует много проблем с технологией iPSC, но самыми большими препятствиями являются контроль качества и воспроизводимость», – объясняет Тобиас Диз, ведущий автор нового исследования. «Мы не знаем, почему некоторые клетки легче перепрограммируются, чем иные, но большинство учёных согласны, что мы ещё не уверены в их клиническом применении. Из-за чего большинство испытаний индивидуализированной терапии iPSC были приостановлены».
При выращивании iPSC, учёным нужно начать сложный и трудоёмкий процесс, включающий сбор взрослых клеток у каждого независимого пациента, чтобы избежать иммунной реакции при последующей трансплантации клеток. Новое исследование направлено на разработку нового процесса для выращивания универсальных iPSC, которые могут быть использованы любым пациентом.
Чтобы сделать это, учёные использовали CRISPR для выключения двух конкретных генов, вырабатывающих белки, которые сигнализируют, что они являются мишенями иммунной системы. Тем не менее, учёные обнаружили, что эти выключенные белки все ещё запускают иммунные клетки естественных киллеров (NK) в целях атаки. Иная часть головоломки была получена от гена CD47. Исследователи обнаружили, что активность NK можно ингибировать путём избыточной экспрессии гена CD47 в iPSC.
В ходе различных испытаний на животных исследователи обнаружили, что эти новые, универсальные iPSC могут быть трансплантированы мышам, имеющим иные иммунные профили, без какой-либо иммунной реакции. Сделав ещё один шаг вперёд, исследователи использовали новые iPSC для выращивания клеток сердца человека, которые они трансплантировали в гуманизированных химерных мышей. Мало того, что на них не было никакой иммунной реакции, клетки начали формировать самые ранние зачатки сердечной мышцы.
«Это первый случай, когда мы вырастили инженерные клетки, которые можно трансплантировать и которые могут выживать у любых иммунокомпетентных реципиентов, не вызывая иммунной реакции», – говорит Диз.
Несмотря на то, что нужно выполнить ещё много работы в целях разработки конкретных безопасных терапий, указанный прогресс закладывает основу для того, чтобы эти терапии были намного дешевле и, надеюсь, намного более эффективными. Если эти новые клетки окажутся безопасными и полезными для пациентов, они устранят дорогостоящий и обременительный процесс персонализации будущих приёмов лечения стволовыми клетками.
«Наша технология может принести пользу более широкому кругу людей, и затраты на неё намного ниже, чем при любом персонализированном подходе», – говорит Диз. «Нам нужно изготавливать наши клетки лишь один раз, и мы получаем линию, которую можно применять универсально».
Клетки сердечной мышцы человека, полученные из новых универсальных стволовых клеток
Учёные из University of California San Francisco впервые вырастили универсальные стволовые клетки, используя технологию редактирования генов CRISPR в целях получения плюрипотентных стволовых клеток, которые могут быть трансплантированы любому пациенту, не вызывая иммунной реакции.
Плюрипотентные стволовые клетки – это клетки, способные стать клетками любого типа, которые нужны организму. Чуть более десяти лет назад революционный прогресс показал, как полностью сформированные взрослые клетки могут эффективно превращаться в плюрипотентные стволовые клетки. Эти индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSC) обещали изменить регенеративную медицину, но клинические применения были мало успешными.
«Существует много проблем с технологией iPSC, но самыми большими препятствиями являются контроль качества и воспроизводимость», – объясняет Тобиас Диз, ведущий автор нового исследования. «Мы не знаем, почему некоторые клетки легче перепрограммируются, чем иные, но большинство учёных согласны, что мы ещё не уверены в их клиническом применении. Из-за чего большинство испытаний индивидуализированной терапии iPSC были приостановлены».
При выращивании iPSC, учёным нужно начать сложный и трудоёмкий процесс, включающий сбор взрослых клеток у каждого независимого пациента, чтобы избежать иммунной реакции при последующей трансплантации клеток. Новое исследование направлено на разработку нового процесса для выращивания универсальных iPSC, которые могут быть использованы любым пациентом.
Чтобы сделать это, учёные использовали CRISPR для выключения двух конкретных генов, вырабатывающих белки, которые сигнализируют, что они являются мишенями иммунной системы. Тем не менее, учёные обнаружили, что эти выключенные белки все ещё запускают иммунные клетки естественных киллеров (NK) в целях атаки. Иная часть головоломки была получена от гена CD47. Исследователи обнаружили, что активность NK можно ингибировать путём избыточной экспрессии гена CD47 в iPSC.
В ходе различных испытаний на животных исследователи обнаружили, что эти новые, универсальные iPSC могут быть трансплантированы мышам, имеющим иные иммунные профили, без какой-либо иммунной реакции. Сделав ещё один шаг вперёд, исследователи использовали новые iPSC для выращивания клеток сердца человека, которые они трансплантировали в гуманизированных химерных мышей. Мало того, что на них не было никакой иммунной реакции, клетки начали формировать самые ранние зачатки сердечной мышцы.
«Это первый случай, когда мы вырастили инженерные клетки, которые можно трансплантировать и которые могут выживать у любых иммунокомпетентных реципиентов, не вызывая иммунной реакции», – говорит Диз.
Несмотря на то, что нужно выполнить ещё много работы в целях разработки конкретных безопасных терапий, указанный прогресс закладывает основу для того, чтобы эти терапии были намного дешевле и, надеюсь, намного более эффективными. Если эти новые клетки окажутся безопасными и полезными для пациентов, они устранят дорогостоящий и обременительный процесс персонализации будущих приёмов лечения стволовыми клетками.
«Наша технология может принести пользу более широкому кругу людей, и затраты на неё намного ниже, чем при любом персонализированном подходе», – говорит Диз. «Нам нужно изготавливать наши клетки лишь один раз, и мы получаем линию, которую можно применять универсально».
