Теперь исследователи из Медицинской школы Стэнфордского университета обнаружили, что уговаривание iPS-клеток в лаборатории превратиться в более специализированные клетки-потомки (клеточный процесс, называемый дифференцировкой) перед трансплантацией мышам позволяет им переноситься иммунной системой организма.«Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки обладают огромным потенциалом в качестве источника персонализированной клеточной терапии для восстановления органов», — сказал Джозеф Ву, доктор медицинских наук, директор Стэнфордского института сердечно-сосудистой системы. «Это исследование показывает, что недифференцированные iPS-клетки отторгаются иммунной системой при трансплантации одному и тому же реципиенту, но полная дифференциация этих клеток позволяет иммунной системе принимать и переносить их без необходимости иммуносупрессии».
Результаты описаны в статье, которая будет опубликована 30 мая в журнале Nature Communications. У является старшим автором статьи. Ученые-постдокторанты Патрисия Алмейда, доктор философии, и Найджел Куреман, доктор медицины, и доцент медицины Эверетт Мейер, доктор медицинских наук, являются ведущими авторами.В мире, изобилующем микробными угрозами, иммунная система является необходимым сторожевым псом.
Иммунные клетки патрулируют тело в поисках не только чужеродных захватчиков, но и больных или раковых клеток, которые нужно уничтожить. Исследователи предполагают, что процесс перепрограммирования взрослых клеток до плюрипотентности может вызвать экспрессию молекул клеточной поверхности, которые иммунная система не видела с тех пор, как животное (или человек) было ранним эмбрионом.
Эти молекулы или антигены могут выглядеть чужеродными для иммунной системы зрелого организма.Предыдущие исследования показали, что дифференцировка iPS-клеток может снизить их склонность к воспалению иммунной системы после трансплантации, но это исследование является первым, в котором подробно изучается на молекулярном и клеточном уровне, почему это может быть так.
«Мы убедительно продемонстрировали, что после дифференцировки клеток иммунный ответ на клетки, полученные из iPS, неотличим от его ответа на немодифицированные ткани, полученные из других частей тела», — сказал Куреман.Плюрипотентные стволовые клетки по определению могут дать начало любой клетке в организме.
Хотя эмбриональные стволовые клетки от природы обладают плюрипотентностью, iPS-клетки создаются учеными из существующих взрослых клеток, таких как кожа или кровь. Их легче получить, чем эмбриональные стволовые клетки, и они соответствуют генетическому фону человека, от которого были получены. Теоретически это хороший вариант для врача, желающего создать стволовые клетки для конкретного пациента для потенциальных методов лечения.Однако предыдущие исследования на мышах показали, что даже генетически идентичные iPS-клетки могут вызывать иммунный ответ после трансплантации.
В течение последних шести лет лаборатория Ву изучала, как использовать иммуносупрессивные препараты для ослабления реакции организма как на эмбриональные, так и на индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, чтобы сделать их более пригодными для клинического использования.В этом недавнем исследовании Куреман и его соавторы решили более внимательно изучить иммунный ответ на трансплантированные стволовые клетки.
Сначала они трансплантировали недифференцированные iPS-клетки в мышцы ног генетически идентичных мышей-реципиентов. Как и ожидалось, эти трансплантаты были отторгнуты, и примерно через 42 дня после трансплантации не удалось обнаружить iPS-клетки.Затем исследователи дифференцировали iPS-клетки в эндотелиальные клетки, которые выстилают внутреннюю часть сердца и кровеносных сосудов, перед трансплантацией. Они сравнили восприятие этих эндотелиальных клеток, полученных из iPS, с восприятием естественных эндотелиальных клеток, полученных из выстилки аорты мышей-доноров.
Как и в предыдущем эксперименте, все трансплантированные клетки были генетически идентичны мышам, которым их вводили.Однако, в отличие от недифференцированных iPS-клеток, эндотелиальные клетки, полученные из iPS, и эндотелиальные клетки аорты выживали в течение по крайней мере 63 дней после трансплантации.
Затем исследователи повторили эксперимент, но удалили трансплантаты через 15 дней после трансплантации. Они обнаружили, что, хотя иммунные клетки, называемые лимфоцитами, присутствовали во всех трансплантатах, они были гораздо более распространены в трансплантатах недифференцированных iPS-клеток. Лимфоциты в трансплантатах недифференцированных iPS-клеток также экспрессировали относительно высокие уровни генов, которые, как известно, участвуют во враждебных иммунных ответах. Напротив, лимфоциты в обоих типах трансплантатов эндотелиальных клеток экспрессировали более высокие уровни генов, которые, как известно, участвуют в подавлении иммунного ответа и индуцируют самотолерантность.
Наконец, исследователи непосредственно исследовали тип лимфоцитов, называемый Т-клеткой. Они обнаружили, что, в то время как трансплантаты недифференцированных iPS-клеток содержат большое количество Т-клеток только с несколькими специфичностями, что указывает на устойчивый иммунный ответ, те, которые обнаружены в трансплантатах двух типов эндотелиальных клеток, были более разнообразными, что свидетельствует о более ограниченном реакция, связанная с феноменом, известным как самотолерантность.«Иммунный ответ на эндотелиальные клетки, полученные из iPS, и эндотелиальные клетки аорты, а также продолжительность жизни трансплантатов были очень похожими», — сказал Куреман. «Если мы специально посмотрим на Т-клетки, мы увидим, что они также очень похожи и сильно отличаются от отторженных трансплантатов».
Ву, который также является профессором сердечно-сосудистой медицины и радиологии, сказал: «Это исследование, безусловно, вселяет в нас оптимизм в отношении того, что дифференциация — в любой тип неплюрипотентных клеток — сделает iPS-клетки менее узнаваемыми для иммунной системы. Мы больше уверены в том, что мы можем перейти к клиническому использованию этих клеток у людей с меньшими заботами, чем раньше ».