„Универсални“ стволови клетки. Ново предизвикателство за учените

Винаги, когато стане въпрос за трансплантации , няма как да не подминем въпроса за сериозните проблеми, които съществуват, тъй като има глобален недостиг на дарявани органи, но също така и защото съществува висок риск тялото на приемника да отхвърли дарения орган или трансплантирана тъкан. Точно за то това, учените са насочили усилията си върху нов тип „универсални“ стволови клетки,с  които  може да се реши някои от тези проблеми.

Неотдавнашните изследвания на екип от Университета на Калифорния, където учените са насочили усилията си върху генетично инженерство на плурипотентни стволови клетки, които биха могли да заобикалят имунния отговор на организма и по този начин да пресекат отхвърлянето.

До сега, за да се справят с  проблема за недостига на дарена тъкан, учените са създали стволови клетки от зрели, напълно развити клетки, които събират от един и същ човек, който се нуждае от трансплантация. Те наричат тези „индуцирани плурипотентни стволови клетки“ (iPSCs). С iPSCs учените се надяват да намалят до минимум шансовете на тялото да отхвърли тези клетки – които по-късно ще се специализират и ще поемат тяхната нова роля – тъй като имунната система на реципиента е склонна да „маркира“ донорската тъкан като потенциален патоген и да действа срещу нея.

Въпреки това, все още  този маршрут е изпълнен с много препятствия и изненадващо, дори и стволовите клетки, които специалистите са създали от собствените клетки на човек, редовно са изправени пред отхвърляне. Освен това, целия процес е много труден за провеждане и все още е доста трудно да се стигне до успешен резултат.

 

„Има много проблеми с технологията iPSC, но най-големите препятствия са контрола на качеството и възпроизводимостта. Не знаем какво прави някои клетки податливи на препрограмиране, но повечето учени са съгласни, че все още не може да се направи надеждно“, отбелязва д-р Тобиас. Водещ автор на новото изследване, което се появява в списанието Nature Biotechnology. 

Сега, за първи път, учените от Сан Франциско вярват, че са намерили ново решение, като ползват различен подход, който създава нови, универсални стволови клетки, които са плурипотентни. Това означава, че те могат да се диференцират в дадена специализирана клетка – и няма да предизвикат имунен отговор от тялото на приемника.

Техника за създаване на перфектни стволови клетки

„Учените често рекламират терапевтичния потенциал на плурипотентните стволови клетки, които могат да узреят във всяка възрастна тъкан, но имунната система е основна пречка за безопасни и ефективни терапии със стволови клетки„, обяснява д-р Дюзи.

Освен това, както добавя д-р Соня Шреффер, „може да се изписват лекарства, които потискат имунната активност и да намаляват вероятността за отхвърляне, […] тези имуносупресори оставят пациентите по-податливи на инфекции и рак.“

За да се опита да преодолее тези недостатъци, екипът на UC San Francisco използва техника за редактиране на гени и модифицира активността на най-малко три гена, за да „защити“ новите стволови клетки от имунната система и да позволи тялото да ги приеме по-лесно.

Изследователите са тествали тези ново изменени стволови клетки в миши модели, които са създали, за да симулират телата на реципиентите с тенденция да отхвърлят трансплантациите – характеристика, която те наричат „несъответствие на хистосъвместимостта“ – и с напълно функционираща имунна система.

„Това е първият път, когато някой е проектирал клетки, които могат да бъдат трансплантирани универсално и могат да оцелеят в имунокомпетентни реципиенти, без да предизвикват имунен отговор,“ казва д-р Deuse.

По-конкретно, екипът започва процеса на разработване на стволови клетки чрез изтриване на два гена, които контролират активността на набор от протеини – основен хистосъвместим комплекс (МНС) клас I и II – които изпращат сигнали към имунната система и могат да предизвикат имунен статус отговор.

Тази първа стъпка е интуитивна – клетки без гени, които кодират МНС белтъци, не могат да излъчват сигнала, който ги „маркира“ като „чужди агенти“ за имунната система.  Такива клетки обаче не получават „вход свободен“. Напротив, те се превръщат в мишени на един вид специализирани имунни клетки, които учените наричат естествени убийци (NK- natural killer).

„Продукт, който може да се прилага универсално“

Когато изследователите проучиха начините за блокиране на НК клетките да атакуват стволовите клетки, те открили, че друг протеин на клетъчната повърхност – CD47 – който нормално поддържа други имунни клетки, може също да инхибира НК.

Лабораторната и in vivo работа потвърдиха, че CD47 поддържа отговора на отблъскването на NK клетките. Окуражени от тези успехи, изследователският екип след това трансплантира новите стволови клетки – с два приглушени и един засилен ген – в специално проектирани мишки, които имат елементи на човешката имунна система, за да симулират имунния отговор при хората. Тези трансплантации бяха успешни, а телата на гризачите не отхвърлиха новите клетки. И накрая, екипът отиде още една крачка напред, принуждавайки новите плурипотентни стволови клетки да се специализират като различни видове сърдечни клетки. Още веднъж, те трансплантират получените клетки в мишки с човешка имунна система. Изследователите съобщават, че тези експерименти също са успешни, тъй като новите сърдечни клетки оцеляват дълго време и те се образуват в прости кръвоносни съдове и сърдечна мускулна тъкан.

Всички тези констатации, според екипа, предполагат, че лекарите могат да използват такива стволови клетки в крайна сметка при лечението на хора.

„Нашата техника решава проблема с отхвърлянето на стволови клетки и тъкани, извлечени от стволови клетки, и представлява голям напредък в областта на терапията със стволови клетки„, подчертава д-р Deuse.

 

 

Идеята за чудотворно лечение и за оздравяване на самите органи притежава особено очарование. Изследванията на стволовите клетки са насочени точно към тази цел.

Свойствата на стволовите клетки са невероятни и заслужават вниманието на учените. Те са вид клетки, които могат да се развият в много други видове клетки. Стволовите клетки също могат да се подновят чрез разделяне, дори и след като са били неактивни дълго време.

Човешкото тяло изисква много различни типове клетки да функционират, но не произвежда всеки тип клетка, напълно оформен и готов за употреба. Вместо това, той произвежда стволови клетки, които имат широк спектър от възможни функции. Въпреки това, стволовите клетки трябва да станат специфичен клетъчен тип, за да бъдат полезни.

Когато стволовите клетки се разделят, новите клетки могат или да станат друга стволова клетка или специфична клетка, като кръвна клетка, мозъчна клетка или мускулна клетка.

Учените наричат стволова клетка недиференцирана клетка, защото тя може да стане всяка клетка. Обратно, кръвната клетка, например, е „диференцирана“ клетка, защото тя вече е специфичен вид клетка.

Стволовите клетки в терапията

В някои тъкани, стволовите клетки играят съществена роля в регенерацията, тъй като могат лесно да се разделят, за да заменят мъртвите клетки. Учените смятат, че познаването на работата на стволовите клетки може да доведе до възможни лечения на сериозни състояния като диабет и сърдечни заболявания.

Например, ако сърцето на някого съдържа увредена тъкан, лекарите могат да стимулират здравата тъкан да расте, като трансплантират лабораторно отгледани стволови клетки в сърцето на човека. Това може да доведе до обновяване на сърдечната тъкан.

Изследователи от малко по мащаб проучване публикувано в Journal of Cardiovascular Translational Research тества този метод:

Резултатите показват 40% намаление на размера на белязаната сърдечна тъкан, причинена от инфаркт, когато лекарите са трансплантирали стволови клетки в увредената област.

Лекарите винаги са считали този вид белези за трайни и нелечими.  Това малко проучване обаче включва само 11 участници. Това прави трудно да се каже дали подобрението на сърдечната функция е резултат от трансплантация на стволови клетки или резултатът се дълна нещо друго. В случая, всички трансплантации са извършени по време на операция за поставяне на байпас. Подобрението може да се дължи именно на байпаса, а не толкова на стволовите клетки. За да получат още информация, учените ще включат в проучването и контролна група, която се състои от пациенти с поставени байпаси, но те няма да получат лечение със стволови клетки. Така ще може  да се сравнят резултатите на двете групи, за да се даде оценка на ролята на трансплантацията на стволови клетки в лечението.

 

В мишки и лабораторно отгледани култури изследователите успешно произвеждат инсулин-секретиращи клетки от стволови клетки, получени от кожата на хора с диабет тип 1. На теория, ако можем да заменим увредените клетки при тези индивиди с нови бета-клетки на панкреаса – чиято основна функция е да съхранява и освобождава инсулин, за да контролира кръвната захар – пациентите с диабет тип 1 вече няма да се нуждаят от инсулинови дози.

Стволови клетки при разработване на лекарства

Един от начините, по който учените в момента използват стволови клетки, е в разработването и тестването на нови лекарства. Видът на стволовите клетки, които учените често използват за тази цел, се наричат индуцирани плурипотентни стволови клетки. Това са клетки, които вече са били подложени на диференциация, но които учените са генетично „препрограмирали“, използвайки вируси, така че могат да се разделят и да станат всяка клетка. По този начин те действат като недиференцирани стволови клетки.

Учените могат да отглеждат диференцирани клетки от тези плюрипотентни стволови клетки, за да наподобяват, например, раковите клетки. Създаването на тези клетки означава, че учените могат да ги използват за тестване на противоракови лекарства. 

Изследванията на стволови клетки помагат на учените да разберат как един организъм се развива от една клетка и как здравите клетки заменят дефектните клетки в хората и животните.

Много тежки медицински състояния, които се срещат при хора, като рак и вродени увреждания, се случват, защото клетките се разделят необичайно. По-доброто разбиране на стволовите клетки може да даде представа за възникването на тези заболявания и възможностите за лечение.

 

2019-05-07T12:42:41+00:00май 7th, 2019|
Обадете ни се!