新的干细胞可以“普遍移植”


时间:2019-02-20 11:50:02  次浏览 )

  移植通常是一个危机点,因为全球捐赠器官短缺,但也因为接收者的身体很可能会拒绝捐献的器官或移植的组织。一种新型的“通用”干细胞可以解决其中的一些问题。

加利福尼亚大学(加利福尼亚大学)旧金山分校的研究人员最近的研究成果集中在基因工程多能干细胞上,这些干细胞能够绕过身体的免疫反应,从而预防排斥反应。

到目前为止,为了绕过捐赠组织短缺的问题,科学家们已经从成熟的,完全发育的细胞中创造了干细胞,这些细胞是从需要移植的同一个人那里收集的。他们称这些为“诱导多能干细胞”(iPSCs)。

对于iPSC,科学家们希望尽可能减少身体排斥这些细胞的机会 - 这些细胞随后将专门化并进入他们的新角色 - 因为受体的免疫系统倾向于将供体组织“标记”为潜在的病原体,并对其采取行动。

然而,即便是这条路也充满了许多障碍,令人惊讶的是,即使专家从一个人自己的细胞中设计出来的干细胞也会经常遭到拒绝。

此外,iPSC过程难以进行,并且更难以重现成功的尝试。

 

“iPSC技术存在许多问题,但最大的障碍是质量控制和可重复性。我们不知道是什么让一些细胞能够重新编程,但大多数科学家认为它还不能可靠地完成,”托比亚斯博士说。 Deuse,作者在Nature Biotechnology期刊上发表的新研究论文的主要作者。

“由于这种原因,大多数个性化iPSC治疗方法已被放弃,”Deuse博士指出。

现在,加州大学旧金山分校的科学家们第一次认为他们可能已经找到了一种解决方案,采用了一种不同的方法来创造出多能的“通用”干细胞。这意味着它们可以分化成任何给定的特化细胞 - 它们不会触发接收体的免疫反应。

 

设计完美的干细胞

“科学家经常吹嘘多能干细胞的治疗潜力,它可以成熟到任何成人组织,但免疫系统一直是安全有效的干细胞治疗的主要障碍,”Deuse博士解释说。

此外,正如资深作者Sonja Schrepfer博士所补充的那样,尽管“可以使用能够抑制免疫活性并减少排斥反应的药物,但这些免疫抑制剂会使患者更容易感染和感染癌症。”

为了尝试克服这些缺点,加州大学旧金山分校的团队采用了他们称为CRISPR-Cas9的基因编辑技术,他们修改了少至三个基因的活性,以“保护”免疫系统中的新干细胞,并允许身体更容易接受它们。

 

研究人员在小鼠模型中测试了这些新改变的干细胞,他们设计用于模拟接受者体内拒绝移植的倾向 - 他们称之为“组织相容性不匹配”的特征 - 以及功能完备的免疫系统。
 

“这是第一次有人设计出可以普遍移植的细胞,并且可以在免疫功能正常的受体中存活而不会引起免疫反应,”Deuse博士说。

更具体地说,该团队通过删除控制一组蛋白质 - 主要组织相容性复合物(MHC)I类和II类 - 活性的两个基因开始其干细胞工程过程,这些基因向免疫系统发送信号并引发免疫响应。

第一步是直观的 - 没有编码MHC蛋白的基因的细胞不能发出“标记”它们作为免疫系统“外来物质”的信号。

然而,这样的细胞不会获得“免费通行证”。相反,它们成为一种专门的免疫细胞科学家称之为自然杀伤(NK)细胞的靶标。
 

'一种可以普遍应用的产品'

 

当研究人员研究阻止NK细胞攻击干细胞的方法时,他们发现另一种细胞表面蛋白--CD47 - 通常可以阻止其他免疫细胞进入,也可以抑制NKs。

实验室和体内工作证实,CD47可以解决排斥NK细胞的问题。受到这些成功的鼓舞,研究小组随后将新的干细胞 - 两个静音和一个增强基因 - 移植到特别设计的小鼠体内,这些小鼠具有人体免疫系统元素,可模拟人体的免疫反应。这些移植是成功的,啮齿动物的身体并没有拒绝新的细胞。

最后,该团队更进一步,哄骗新的多能干细胞专门研究不同类型的心脏细胞。再一次,他们将生成的细胞移植到具有类人免疫系统的小鼠体内。

研究人员报告说,这些实验也取得了成功,因为新的心脏细胞存活了很长时间,它们形成了简单的血管和心肌组织。

该团队认为,所有这些发现都表明医生最终可以在治疗人体时使用这种干细胞。

“我们的技术解决了干细胞和干细胞衍生组织排斥问题,并代表了干细胞治疗领域的一大进步,”Deuse博士强调说。

我们的技术可以使更广泛的人受益,其生产成本远低于任何个性化方法。我们只需要一次制造我们的细胞,我们留下的产品可以普遍应用。”

Tobias Deuse博士

 
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