Kako kapljico krvi spremeniti v univerzalno celico: Revolucionarne kemikalije za matične celice

Do nedavnega je bilo za pretvorbo odrasle celice v pluripotentno celico (sposobno postati katera koli vrsta tkiva) potrebno vnesti "faktorje Yamanaka" vanjo z uporabo virusov ali DNK plazmidov. Zdaj so raziskovalci iz ZDA, Japonske in Francije pod vodstvom dr. Feng Penga dokazali, da je že nabor majhnih organskih molekul dovolj za reprogramiranje človeških perifernih krvnih celic v kemično inducirane pluripotentne matične celice (hCiPS). Študija je objavljena v reviji Cell Stem Cell.

Zakaj je to pomembno?

• Varnost. Odsotnost virusnih vektorjev in tujih genov zmanjšuje tveganje za mutacije in imunsko zavrnitev.
• Vsestranskost: Kri je dostopen vir: ni treba jemati vzorcev kože ali drugih tkiv.
• Hitrost. Samo 12–14 dni namesto nekaj tednov ali mesecev, kot pri klasični metodi.
• Prevedljivost. Kemikalije je enostavno standardizirati in proizvajati v skladu s standardi dobre proizvodne prakse (GMP).

Dvostopenjski protokol kemičnega hekanja

1. Visoka stopnja plastičnosti (plastično stanje).

   • Krvne celice (mononuklearne celice) gojimo v gojišču s šestimi majhnimi molekulami (imenujmo jih TNT kompleks). Med njimi so:

     • Zaviralci GSK3β in MEK,

     • Modulatorji Wnt signalizacije,

     • Zaviralci HDAC,

     • Specifični agonisti SIRT1.

   • V 6–8 dneh celice izgubijo svoje "krvne" označevalce in pridobijo lastnosti visoko plastičnega epitelija, pripravljenega za aktivacijo pluripotentnih genov.

2. Faza utrjevanja pluripotence.

   • Dodani sta dve dodatni molekuli, ki spodbujata endogeno aktivacijo genov OCT4, SOX2 in NANOG, ključnih "glavnih regulatorjev" pluripotence.

   • V naslednjih 4–6 dneh se oblikujejo stabilne kolonije celic hCiPS z morfologijo matičnih celic in izražanjem markerjev TRA-1-60 in SSEA-4.

Kaj so znanstveniki dobili?

• Učinkovitost: do 0,1 % prvotnih krvnih celic tvori polnopravne kolonije hCiPS – primerljivo s tradicionalnimi virusnimi metodami.
• Funkcionalnost: celice hCiPS se lahko transformirajo v vse tri embrionalne zarodne plasti: nevrone, kardiomiocite, jetrne celice, β-celice trebušne slinavke itd.
• Brez preostalih "kemičnih prstnih odtisov": globoko sekvenciranje ni pokazalo integracije eksogene DNK in epigenetskega stanja blizu embrionalnih matičnih celic.

Možnosti za medicino

1. Hematopoetska regeneracija. Avtologne celice hCiPS se lahko preusmerijo nazaj v hematopoetsko linijo, s čimer se obnovijo številni tipi imunskih in krvnih celic pri levkemijah in imunskih pomanjkljivostih.
2. Organoidi in presaditev. Laboratorijsko vzgojena mini srca, jetra ali trebušne slinavke iz celic hCiPS bodo služila kot model bolezni in vir za presaditev brez tveganja zavrnitve.
3. Testiranje zdravil. Personalizirani modeli bolezni, ki temeljijo na hCiPS, bodo omogočili »ponavljanje« bolezni iz vzorca krvi in izbiro optimalne terapije.
4. Kozmetična in nevrodegenerativna medicina. Usmerjena diferenciacija celic hCiPS v dermalne matične in nevronske sisteme ponuja nove pristope k zdravljenju luskavice, Alzheimerjeve in Parkinsonove bolezni.

Kaj sledi?

• Izboljšanje učinkovitosti. Optimizacija sestave majhnih molekul in pogojev gojenja, povečanje izkoristka kolonij hCiPS.
• Varnost in dolgoročno spremljanje. Testiranje genomske stabilnosti in odsotnosti maligne transformacije in vivo.
• Klinična preskušanja. Faza I/II z oceno varnosti in biološke uporabnosti izdelkov hCiPS pri zdravljenju hudih krvnih bolezni in kardiomiopatij.

»Popoln kemični ponovni zagon kode matičnih celic krvnih celic je pravi preboj, ki odpira vrata dostopni in varni celični medicini brez virusnih posegov,« zaključuje dr. Feng Peng.

Avtorji poudarjajo več ključnih točk:

• Varnost brez genoma
  »Odsotnost integracije eksogenih genov v genom celic hCiPS zmanjšuje tveganje za onkogeno transformacijo in imunsko zavrnitev v primerjavi z virusnimi metodami,« poudarja dr. Feng Peng, višji avtor študije.

• Standardizacija protokola
  »Kemijski pristop omogoča skaliranje in standardizacijo proizvodnje matičnih celic v pogojih dobre proizvodne prakse – dovolj je pripraviti raztopino šestih majhnih molekul in upoštevati strogo časovno usklajenost,« dodaja soavtorica prof. Maria Lebedeva.

• Klinični obeti
  »Načrtujemo, da bomo ocenili celice hCiPS v modelih levkemije in sladkorne bolezni, da bi ugotovili, kako hitro rekonstruirajo hematopoezo in β celice brez tveganj, povezanih z virusnimi vektorji,« pravi dr. Jonathan Smith.

• Dolgoročna stabilnost
  »Predhodni podatki kažejo, da hCiPS ohrani genomsko in epigenetsko stabilnost po 20–30 prehodih, kar je pomembno za nadaljnje terapevtske aplikacije,« ugotavlja dr. Aiko Yamamoto.

Ti komentarji poudarjajo, da kemična prenova krvnih celic v pluripotentne matične celice združuje varnost, standardizacijo in klinični potencial za personalizirano regenerativno medicino.