Kultivace kmenových buněk v laboratoři umožní překonat imunitní odmítnutí orgánů

Studie vědců z University of Texas Southwestern Medical Center, kterou právě publikoval Cell Press v časopise Cell Stem Cell, by mohla pomoci vyvinout slibnější terapeutické strategie pro transplantaci hematopoetických kmenových buněk. Prekultivace těchto buněk v laboratoři po dobu přibližně jednoho týdne by mohla pomoci překonat jednu z nejobtížnějších překážek úspěšné transplantace: imunitní odmítnutí.

Hematopoetické kmenové buňky (HSC) jsou buňky, které dávají vzniknout všem typům krevních buněk. Transplantace hematopoetických buněk se používají k léčbě leukémie, lymfomu a dalších druhů rakoviny, stejně jako autoimunitních onemocnění.

Kostní dřeň. Světelný mikroskop kmenových buněk, ze kterých vznikají krevní buňky. Bílé krvinky jsou velké a fialové, červené krvinky jsou světlé a krevní destičky jsou malé fialové granule. Krevní buňky se v kostní dřeni neustále tvoří, protože jejich životnost je tak krátká. Červené krvinky, krevní destičky a všechny tři typy bílých krvinek (granulocyty, lymfocyty a monocyty) pocházejí z jediné předkové buňky, multipotentní kmenové buňky. (Foto: Astrid & Hanns-Frieder Michler/Science Photo Library, P234/0030)

Nedostatečné pochopení interakce mezi hematopoetickými kmenovými buňkami a imunitním systémem příjemce však značně komplikuje jak výzkum kmenových buněk, tak rozvoj praktické transplantologie. Existuje značné riziko, že transplantované buňky nebudou hostitelským organismem přijaty, tj. nové buňky budou jeho imunitním systémem odmítnuty. Mezi hlavní problémy alogenní transplantace patří nízká míra uchycení dárcovských štěpů a vysoké riziko vzniku život ohrožující reakce štěpu proti hostiteli. Transplantace purifikovaných alogenních HSC snižuje riziko tohoto onemocnění, ale vede ke snížení míry uchycení.

Přestože vědci znají některé důvody takových selhání, mnoho otázek zůstává nezodpovězeno. „Vyřešení těchto problémů přispěje k pochopení imunologie hematopoetických kmenových buněk a dalších kmenových buněk a významně posune vpřed praktickou transplantaci,“ uvedl vedoucí studie Dr. Cheng Cheng Zhang.

Dr. Zhang a jeho kolegové již prokázali, že lidské a myší hematopoetické kmenové buňky (HSC) lze úspěšně pěstovat v laboratoři a poté použít k transplantaci. Zároveň jsou pozorovány určité změny v mnoha proteinech exprimovaných na povrchu těchto buněk. Vědce zajímalo, zda by taková „mimotělní zkušenost“ mohla změnit i funkční vlastnosti HSC a učinit je vhodnějšími pro transplantaci.

Transplantologové se zvláště zajímají o klinicky relevantní alogenní transplantace, což jsou transplantace mezi geneticky odlišnými jedinci, včetně sourozenců a nepříbuzných párů dárce/příjemce. Skupina Dr. Zhanga transplantovala čerstvě izolované i laboratorně vypěstované HSC myším a zjistila, že buňky, které byly v laboratoři přibližně týden, měly výrazně menší pravděpodobnost interference s imunitním systémem příjemce. Ex vivo kultivované myší hematopoetické kmenové buňky úspěšně překročily bariéru hlavního histokompatibilního komplexu a osídlily kostní dřeň alogenních myší příjemců. Při osmidenní kultivaci se alografty dokázaly uchytit 40krát rychleji.

Vědci se rozhodli podrobněji prostudovat mechanismus, který je základem tohoto efektu, a zjistili, že k tomuto zvýšení přispěl jak nárůst počtu HSC, tak i kultivací indukované zvýšení exprese specifického inhibitoru imunitního systému CD274 (B7-H1 nebo PD-L1) na povrchu buněk.

„Tato práce by měla vrhnout nové světlo na imunologii hematopoetických kmenových buněk a dalších kmenových buněk a mohla by vést k vývoji nových strategií pro úspěšnou alogenní transplantaci,“ uzavřel Dr. Zhang. „Schopnost rozmnožovat lidské HSC od dárců v kultuře a transplantovat je lidem geneticky vzdáleným od dárců, a zároveň se vyhnout rozvoji reakce štěpu proti hostiteli, vyřeší v této oblasti jeden z hlavních problémů.“

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]