Kultivácia kmeňových buniek v laboratóriu umožní prekonať imunitné odmietanie orgánov

Štúdia výskumníkov z University of Texas Southwestern Medical Center, ktorú práve publikoval Cell Press v časopise Cell Stem Cell, môže pomôcť vyvinúť sľubnejšie terapeutické stratégie pre transplantáciu hematopoetických kmeňových buniek. Predkultivácia týchto buniek v laboratóriu po dobu približne jedného týždňa môže pomôcť prekonať jednu z najťažších prekážok úspešnej transplantácie: imunitné odmietnutie.

Hematopoetické kmeňové bunky (HSC) sú bunky, ktoré dávajú vznik všetkým typom krviniek. Transplantácie hematopoetických buniek sa používajú na liečbu leukémie, lymfómu a iných druhov rakoviny, ako aj autoimunitných ochorení.

Kostná dreň. Svetelný mikrofotografiu kmeňových buniek, z ktorých vznikajú krvinky. Biele krvinky sú veľké a fialové, červené krvinky sú svetlé a krvné doštičky sú malé fialové granule. Krvné bunky sa v kostnej dreni neustále produkujú, pretože ich životnosť je taká krátka. Červené krvinky, krvné doštičky a všetky tri typy bielych krviniek (granulocyty, lymfocyty a monocyty) pochádzajú z jednej predkmeňovej bunky, multipotentnej kmeňovej bunky. (Foto: Astrid & Hanns-Frieder Michler/Science Photo Library, P234/0030)

Nedostatočné pochopenie interakcie medzi hematopoetickými kmeňovými bunkami a imunitným systémom príjemcu však značne komplikuje výskum kmeňových buniek aj rozvoj praktickej transplantológie. Existuje značné riziko, že transplantované bunky hostiteľský organizmus neprijme, t. j. nové bunky jeho imunitný systém odmietne. Medzi hlavné problémy alogénnej transplantácie patrí nízka úroveň uchytenia darcovských štepov a vysoké riziko vzniku život ohrozujúcej reakcie štepu proti hostiteľovi. Transplantácia purifikovaných alogénnych HSC znižuje riziko tohto ochorenia, ale vedie k zníženiu uchytenia.

Hoci vedci poznajú niektoré dôvody takýchto zlyhaní, mnohé otázky zostávajú nezodpovedané. „Vyriešenie týchto problémov prispeje k pochopeniu imunológie hematopoetických kmeňových buniek a iných kmeňových buniek a výrazne posunie vpred praktickú transplantáciu,“ povedal vedúci štúdie Dr. Cheng Cheng Zhang.

Dr. Zhang a jeho kolegovia už preukázali, že ľudské a myšie hematopoetické kmeňové bunky (HSC) sa dajú úspešne pestovať v laboratóriu a potom použiť na transplantáciu. Zároveň sa pozorujú určité zmeny v mnohých proteínoch exprimovaných na povrchu takýchto buniek. Vedcov zaujímalo, či by takýto „mimotelový zážitok“ mohol zmeniť aj funkčné vlastnosti HSC a urobiť ich vhodnejšími na transplantáciu.

Transplantológovia sa obzvlášť zaujímajú o klinicky relevantné alogénne transplantácie, čo sú transplantácie medzi geneticky odlišnými jedincami vrátane súrodencov a nepríbuzných párov darca/príjemca. Skupina Dr. Zhanga transplantovala čerstvo izolované aj v laboratóriu vypestované HSC myšiam a zistila, že bunky, ktoré boli v laboratóriu približne týždeň, mali výrazne menšiu pravdepodobnosť, že budú interferovať s imunitným systémom príjemcu. Ex vivo kultivované myšie hematopoetické kmeňové bunky úspešne prekročili bariéru hlavného histokompatibilného komplexu a osídlili kostnú dreň alogénnych príjemcovských myší. Pomocou osemdňovej kultivácie sa alogénne transplantáty dokázali uchytiť 40-násobne.

Výskumníci sa rozhodli podrobnejšie študovať mechanizmus, ktorý je základom tohto efektu, a zistili, že k tomuto nárastu prispel tak nárast počtu HSC, ako aj kultiváciou indukované zvýšenie expresie špecifického inhibítora imunitného systému CD274 (B7-H1 alebo PD-L1) na povrchu buniek.

„Táto práca by mala vrhnúť nové svetlo na imunológiu hematopoetických kmeňových buniek a iných kmeňových buniek a môže viesť k vývoju nových stratégií pre úspešnú alogénnu transplantáciu,“ uzavrel Dr. Zhang. „Schopnosť rozmnožovať ľudské HSC darcov v kultúre a transplantovať ich ľuďom geneticky vzdialeným od darcov, pričom sa zabráni vzniku reakcie štepu proti hostiteľovi, vyrieši v tejto oblasti jeden z hlavných problémov.“

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]