Menschliche Herzmuskelzellen stammen aus neuen universellen StammzellenWissenschaftler der University of California in San Francisco haben zum ersten Mal universelle Stammzellen mithilfe der CRISPR-Gen-Editing-Technologie gezüchtet, um pluripotente Stammzellen herzustellen, die in jeden Patienten transplantiert werden können, ohne eine Immunantwort auszulösen.
Pluripotente Stammzellen sind Zellen, die zu Zellen jeder Art werden können, die der Körper benötigt. Vor etwas mehr als einem Jahrzehnt haben revolutionäre Fortschritte gezeigt, wie sich vollständig gebildete adulte Zellen effizient in pluripotente Stammzellen verwandeln können. Diese induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSCs) versprachen, die regenerative Medizin zu verändern, aber klinische Anwendungen waren nicht erfolgreich.
„Es gibt viele Probleme mit der iPSC-Technologie, aber die größten Hürden sind Qualitätskontrolle und Reproduzierbarkeit“, erklärt Tobias Dees, Hauptautor der neuen Studie. „Wir wissen nicht, warum einige Zellen leichter umprogrammiert werden können als andere, aber die meisten Wissenschaftler sind sich einig, dass wir uns ihrer klinischen Anwendung noch nicht sicher sind. Aus diesem Grund wurden die meisten individualisierten iPSC-Therapieversuche ausgesetzt. “
Beim Wachstum von iPSC müssen Wissenschaftler einen komplexen und zeitaufwändigen Prozess starten, einschließlich des Sammelns adulter Zellen von jedem unabhängigen Patienten, um eine Immunreaktion während der anschließenden Zelltransplantation zu vermeiden. Die neue Studie zielt darauf ab, ein neues Verfahren zum Wachstum universeller iPSCs zu entwickeln, das von jedem Patienten verwendet werden kann.
Zu diesem Zweck verwendeten die Wissenschaftler CRISPR, um zwei spezifische Gene auszuschalten, die Proteine produzieren, die signalisieren, dass sie Ziele des Immunsystems sind. Wissenschaftler haben jedoch herausgefunden, dass diese ausgeschalteten Proteine immer noch den Angriff der natürlichen Killer-Immunzellen (NK) auslösen. Ein weiterer Teil des Puzzles wurde aus dem CD47-Gen erhalten. Forscher haben herausgefunden, dass die NK-Aktivität durch Überexpression des CD47-Gens in iPSC inhibiert werden kann.
Durch verschiedene Tierversuche haben Forscher herausgefunden, dass diese neuen, universellen iPSCs in Mäuse mit unterschiedlichen Immunprofilen ohne Immunantwort transplantiert werden können. Die Forscher gingen noch einen Schritt weiter und züchteten mit den neuen iPSCs menschliche Herzzellen, die sie in humanisierte chimäre Mäuse transplantierten. Es gab nicht nur keine Immunantwort auf sie, die Zellen begannen, die frühesten Anfänge des Herzmuskels zu bilden.
"Dies ist das erste Mal, dass wir technische Zellen gezüchtet haben, die transplantiert werden können und die bei allen immunkompetenten Empfängern überleben können, ohne eine Immunantwort auszulösen", sagt Dis.
Obwohl viel Arbeit geleistet werden muss, um spezifische sichere Therapien zu entwickeln, bildet dieser Fortschritt die Grundlage dafür, dass diese Therapien viel billiger und hoffentlich viel effektiver sind. Wenn sich diese neuen Zellen als sicher und vorteilhaft für Patienten erweisen, werden sie den kostspieligen und mühsamen Prozess der Personalisierung zukünftiger Stammzellbehandlungen eliminieren.
„Unsere Technologie kann einem breiteren Personenkreis zugute kommen, und die Kosten sind viel niedriger als bei jedem personalisierten Ansatz“, sagt Dis. "Wir müssen unsere Zellen nur einmal herstellen, und wir erhalten eine Linie, die universell verwendet werden kann."
Universität von Kalifornien San Francisco