Hogyan lehet egy csepp vérből univerzális sejtet csinálni: Őssejt-forradalmi vegyi anyagok

Egészen a közelmúltig egy felnőtt sejt pluripotens sejtté (ami bármilyen típusú szövetté képes) alakításához „Yamanaka faktorok” bejuttatására volt szükség vírusok vagy DNS-plazmidok segítségével. Most amerikai, japán és francia kutatók Dr. Feng Peng vezetésével bebizonyították, hogy csupán néhány kis szerves molekula elegendő ahhoz, hogy az emberi perifériás vérsejteket kémiailag indukált pluripotens őssejtekké (hCiPS) programozzák át. A tanulmány a Cell Stem Cell című folyóiratban jelent meg.

Miért fontos ez?

• Biztonság. A vírusvektorok és az idegen gének hiánya csökkenti a mutációk és az immunkilökődés kockázatát.
• Sokoldalúság: A vér könnyen hozzáférhető forrás: nincs szükség bőr- vagy más szövetbiopszia elvégzésére.
• Sebesség. Csak 12-14 nap a klasszikus módszerrel ellentétben több hét vagy hónap helyett.
• Fordíthatóság. A vegyi anyagok könnyen szabványosíthatók és a GMP szabványoknak megfelelően gyárthatók.

Kétlépéses kémiai hackelési protokoll

1. Nagy képlékenységi fok (képlékeny állapot).

   • A vérsejteket (mononukleáris sejteket) hat kis molekulát tartalmazó táptalajon tenyésztik (nevezzük őket TNT komplexnek). Ezek közé tartoznak:

     • GSK3β és MEK inhibitorok,

     • Wnt jelátviteli modulátorok,

     • HDAC-gátlók,

     • Specifikus SIRT1 agonisták.

   • 6-8 nap alatt a sejtek elveszítik „vér” markereiket, és a pluripotens gének aktiválására kész, rendkívül plasztikus hámréteg tulajdonságait veszik fel.

2. A pluripotencia konszolidációjának szakasza.

   • Két további molekulát adnak hozzá, amelyek serkentik az OCT4, SOX2 és NANOG gének endogén aktivációját, amelyek a pluripotencia kulcsfontosságú „mesterszabályozói”.

   • A következő 4-6 napban stabil hCiPS sejtkolóniák alakulnak ki, amelyek őssejt-morfológiát mutatnak, és a TRA-1-60, valamint az SSEA-4 markerek expresszióját mutatják.

Mit kaptak a tudósok?

• Hatékonyság: az eredeti vérsejtek akár 0,1%-a is teljes értékű hCiPS telepeket alkothat – összehasonlítható a hagyományos vírusos módszerekkel.
• Funkcionalitás: A hCiPS sejtek képesek mindhárom embrionális csíralemezzé átalakulni: neuronokká, szívizomsejtekké, májsejtekké, hasnyálmirigy β-sejtekké stb.
• Nincsenek maradék „kémiai ujjlenyomatok”: a mélyszekvenálás nem mutatott ki exogén DNS integrációt, és epigenetikai állapotot mutatott ki, amely közel áll az embrionális őssejtekhez.

Az orvostudomány kilátásai

1. Hematopoietikus regeneráció. Az autológ hCiPS sejtek visszairányíthatók a hematopoietikus vonalba, több tucat immun- és vérsejttípust helyreállítva leukémiákban és immunhiányos betegségekben.
2. Organoidok és transzplantáció. A laboratóriumban tenyésztett hCiPS sejtekből származó mini szívek, májak vagy hasnyálmirigyek betegségek modelljeként és transzplantáció forrásaként szolgálhatnak a kilökődés kockázata nélkül.
3. Gyógyszertesztelés. A hCiPS-en alapuló személyre szabott betegségmodellek lehetővé teszik a betegség „replikálását” vércsíkokból, és az optimális terápia kiválasztását.
4. Kozmetikai és neurodegeneratív gyógyászat. A hCiPS sejtek irányított differenciálódása dermális őssejtekké és neuronális rendszerekké új megközelítéseket kínál a pikkelysömör, az Alzheimer-kór és a Parkinson-kór kezelésében.

Mi a következő lépés?

• A hatékonyság javítása. A kis molekulák összetételének és a tenyésztési körülmények optimalizálása, a hCiPS-telepek hozamának növelése.
• Biztonságosság és hosszú távú követés. Genomikai stabilitás és rosszindulatú transzformáció hiányának vizsgálata in vivo.
• Klinikai vizsgálatok. I./II. fázisú vizsgálatok a hCiPS termékek biztonságosságának és biohasznosulásának értékelésével súlyos vérképzőszervi betegségek és kardiomiopátiák kezelésében.

„A vérsejtek őskódjának teljes kémiai újraindítása valódi áttörést jelent, amely megnyitja az utat a vírusos beavatkozások nélküli, hozzáférhető és biztonságos sejtgyógyászat előtt” – összegzi Dr. Feng Peng.

A szerzők több fontos pontot is kiemelnek:

• Genommentes biztonság
  „Az exogén gének hCiPS sejtgenomba való integrációjának hiánya csökkenti az onkogén transzformáció és az immunkilökődés kockázatát a vírusos módszerekhez képest” – hangsúlyozza Dr. Feng Peng, a tanulmány vezető szerzője.

• A protokoll szabványosíthatósága
  „A kémiai megközelítés megkönnyíti az őssejt-termelés GMP-körülmények között történő méretezését és szabványosítását – elegendő hat kis molekula oldatát elkészíteni és szigorú időzítést betartani” – teszi hozzá a társszerző, Maria Lebedeva professzor.

• Klinikai kilátások
  „A hCiPS-sejtek leukémia- és cukorbetegség-modellekben történő értékelését tervezzük, hogy lássuk, milyen gyorsan rekonstruálják a vérképző és β-sejteket a vírusvektorokkal járó kockázatok nélkül” – mondja Dr. Jonathan Smith.

• Hosszú távú stabilitás
  „Az előzetes adatok azt mutatják, hogy a hCiPS 20–30 passzázs után is megőrzi genomiális és epigenetikai stabilitását, ami fontos a későbbi terápiás alkalmazások szempontjából” – jegyzi meg Dr. Aiko Yamamoto.

Ezek a megjegyzések rávilágítanak arra, hogy a vérsejtek pluripotens őssejtekké történő kémiai újrafelhasználása ötvözi a biztonságot, a szabványosíthatóságot és a személyre szabott regeneratív gyógyászat klinikai potenciálját.