CRISPR зробив стовбурові клітини «невидимими» для імунної системи

Вчені з Каліфорнійського університету в Сан-Франциско використовували систему редагування генів CRISPR-Cas9 для створення перших плюрипотентних стовбурових клітин, які функціонально «невидимі» для імунної системи. Така подія біологічної інженерії в лабораторних умовах дозволяло запобігти відторгненню трансплантатів стовбурових клітин. Оскільки ці «універсальні» стовбурові можуть виготовлятися більш ефективно, ніж стовбурові клітини, які робляться спеціально під кожного пацієнта — так найчастіше робили раніше — нове відкриття наближає регенеративну медицину на крок ближче до реальності.

CRISPR і стовбурові клітини

«Вчені часто рекламують терапевтичний потенціал плюрипотентних стовбурових клітин, які можуть дозрівати в будь-яку тканину дорослої людини, але імунна система була основною перешкодою для безпечної та ефективної терапії стовбуровими клітинами», каже Тобіас Деуз, доктор медицини і провідний автор дослідження, опублікованого в Nature Medicine 18 лютого.

Імунна система не прощає. Вона запрограмована на знищення всього, що сприймається як чужорідне, і тим самим захищає організм від інфекційних агентів та інших вторженцев, які можуть завдати шкоди, якщо дати їм свободу дій. Це також означає, що пересаджені органи, тканини або клітини розглядаються як потенційно небезпечне проникнення ззовні, яке незмінно викликає сильну імунну відповідь, що приводить до відторгнення трансплантата. Коли це відбувається, кажуть, що донор і реципієнт «несумісні по гістосумісності».

«Ми можемо вводити ліки, які пригнічують імунну активність і знижують ймовірність відторгнення. На жаль, подавители імунітету роблять пацієнтів більш сприйнятливими до інфекцій і раку», пояснює професор хірургії Соня Шрепфер, старший автор дослідження.

В галузі трансплантації стовбурових клітин вчені одного разу вирішили, що проблему відторгнення можна вирішити з допомогою індукованих плюрипотентних стовбурових клітин (ИПСК), які створюються з повністю зрілих клітин, таких як шкіра або жирові клітини, перепрограммированные таким чином, щоб мати можливість розвиватися в будь-яку з безлічі клітин, складових тканини й органи тіла. Якщо клітини, отримані з ИПСК, трансплантувати того ж пацієнта, який пожертвував вихідні клітини, думали вчені, організм побачив би пересаджені клітини як «свої» і не атакував би їх за допомогою імунної системи.

Однак на практиці клінічне використання ИПСК виявилося складним. З незрозумілих поки причин клітини багатьох пацієнтів виявилися несприйнятливими до перепрограмуванню. Крім того, виробництво ИПСК було дорогим і вимагало тимчасових витрат на кожного пацієнта, який лікувався терапією стовбурових клітин.

«У технології ИПСК є багато проблем, але найбільшою перешкодою є контроль якості та відтворюваність. Ми не знаємо, що робить деякі клітини неподдающимся перепрограмуванню, але більшість вчених згодні з тим, що дізнатися про це поки не виходить», говорить Деуз. «З-за цього більшість підходів до індивідуалізованої терапії ИПСК були закинуті».

Деуз і Шрепфер задалися питанням, чи можна обійти ці проблеми, створивши «універсальні» ИПСК, які можна буде використовувати будь-якому нужденному пацієнту. У своїй новій статті вони описують, як після зміни активності всього трьох генів, ИПСК отримали можливість уникати відторгнення після трансплантації одержувачам з несумісністю по гістосумісності, з повністю функціональної імунною системою.

«Це перший випадок, коли хто-небудь отримує інженерні клітини, які можна універсально трансплантувати і які можуть виживати у імунокомпетентних реципієнтів, не викликаючи імунної відповіді», говорить Деуз.

Вчені вперше використали CRISPR для видалення двох генів, які необхідні для правильного функціонування сімейства білків, відомих як головний комплекс гістосумісності (ГКГС) класу I і II. Білки ГКГС знаходяться на поверхні майже всіх клітин і відображають молекулярні сигнали, які допомагають імунні системи відрізнити чужорідне від рідного. Клітини, в яких відсутні гени ГКГС, не видають таких сигналів, тому не реєструються як чужорідні. Однак клітини, в яких відсутні білки ГКГС, стають мішенями імунних клітин, відомих як природні кілери клітин (NK).

Працюючи з професором Льюїсом Ланьє, команда Шрепфер виявила, що CD47, білок клітинної поверхні, що видає сигнал «не їж мене» на адресу імунних клітин — макрофагів — також надає сильне інгібуючу дію на NK-клітини.

Вважаючи, що CD47 може зберігати ключ до повного припинення відторгнення, дослідники завантажили ген CD47 у вірус, який доставив додаткові копії гена в стовбурові клітини миші і людини, з яких були видалені білки ГКГС.

CD47 насправді виявився відсутньою частиною головоломки. Коли дослідники трансплантували свої трикомпонентні стовбурові клітини миші несумісним мишам з нормальною імунною системою, вони не побачили ніякого відторгнення. Потім вони трансплантували аналогічно сконструйовані людські стовбурові клітини так званим гуманизированным мишам — у яких імунні системи замінюються компонентами імунної системи людини — і знову нічого не побачили.

Крім того, дослідники витягли різні типи серцевих клітин людини з цих потрійних сконструйованихстовбурових клітин. Отримані із стволових клітин серцеві клітини змогли прожити досить довго і навіть сформувати рудиментарні кровоносні судини і серцевий м'яз. Можливо, одного разу їх можна буде використовувати для відновлення відмовили сердець.

Ви схвалюєте використання CRISPR для лікування людини? Розкажіть .