Tế bào gốc mới có thể được 'cấy ghép toàn cầu'
Việc cấy ghép thường là một điểm khủng hoảng, vì tình trạng thiếu nội tạng được hiến tặng trên toàn cầu, nhưng cũng vì có nhiều nguy cơ cơ thể của người nhận sẽ từ chối cơ quan được hiến tặng hoặc mô được cấy ghép. Một loại tế bào gốc “phổ quát” mới có thể giải quyết một số vấn đề này.
Những nỗ lực gần đây từ một nhóm của Đại học California (UC), San Francisco, các nhà nghiên cứu đã tập trung vào công nghệ biến đổi gen tế bào gốc đa năng có thể vượt qua phản ứng miễn dịch của cơ thể và do đó sớm bị đào thải.
Cho đến nay, để giải quyết vấn đề thiếu hụt mô hiến tặng, các nhà khoa học đã tạo ra các tế bào gốc từ các tế bào trưởng thành, phát triển đầy đủ mà họ thu thập từ cùng một người cần cấy ghép. Họ gọi đây là “tế bào gốc đa năng cảm ứng” (iPSCs).
Với iPSCs, các nhà khoa học hy vọng sẽ giảm thiểu khả năng cơ thể từ chối các tế bào này - sau này sẽ chuyên môn hóa và chuyển sang vai trò mới của chúng - vì hệ thống miễn dịch của người nhận có xu hướng “gắn nhãn” mô của người hiến tặng là mầm bệnh tiềm ẩn và hành động chống lại nó.
Tuy nhiên, ngay cả lộ trình này cũng gặp rất nhiều trở ngại và đáng ngạc nhiên là ngay cả các tế bào gốc mà các chuyên gia đã tạo ra từ tế bào của chính một người thường xuyên phải đối mặt với sự đào thải.
Hơn nữa, các quy trình iPSC rất khó thực hiện và việc tái tạo các nỗ lực thành công vẫn khó hơn.
“Có nhiều vấn đề với công nghệ iPSC, nhưng rào cản lớn nhất là kiểm soát chất lượng và khả năng tái tạo. Chúng tôi không biết điều gì khiến một số tế bào có thể lập trình lại được, nhưng hầu hết các nhà khoa học đồng ý rằng điều đó chưa thể được thực hiện một cách đáng tin cậy ”, Tiến sĩ Tobias Deuse, tác giả chính của bài báo nghiên cứu mới xuất hiện trên tạp chí. Công nghệ sinh học tự nhiên.
Tiến sĩ Deuse chỉ ra: “Hầu hết các phương pháp tiếp cận với các liệu pháp iPSC được cá nhân hóa đã bị bỏ rơi vì điều này.
Giờ đây, lần đầu tiên các nhà khoa học của UC San Francisco tin rằng họ có thể đã tìm ra giải pháp bằng cách thực hiện một cách tiếp cận khác để tạo ra các tế bào gốc mới, “phổ quát” đa năng. Điều này có nghĩa là chúng có thể biệt hóa thành bất kỳ tế bào chuyên biệt nào - và chúng sẽ không kích hoạt phản ứng miễn dịch từ cơ thể người nhận.
Kỹ thuật tế bào gốc hoàn hảo
Tiến sĩ Deuse giải thích: “Các nhà khoa học thường quảng cáo tiềm năng điều trị của tế bào gốc đa năng, có thể trưởng thành thành bất kỳ mô trưởng thành nào, nhưng hệ thống miễn dịch là trở ngại lớn đối với các liệu pháp tế bào gốc an toàn và hiệu quả.
Hơn nữa, như tác giả chính, Tiến sĩ Sonja Schrepfer cho biết thêm, mặc dù “[w] e có thể sử dụng các loại thuốc ức chế hoạt động miễn dịch và làm cho khả năng đào thải ít hơn, […] những chất ức chế miễn dịch này khiến bệnh nhân dễ bị nhiễm trùng và ung thư hơn”.
Để thử và khắc phục những thiếu sót này, nhóm UC San Francisco đã sử dụng kỹ thuật chỉnh sửa gen mà họ gọi là CRISPR-Cas9, và họ đã sửa đổi hoạt động của ít nhất ba gen để “che chắn” các tế bào gốc mới khỏi hệ thống miễn dịch và cho phép cơ thể dễ dàng chấp nhận chúng hơn.
Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm các tế bào gốc mới được thay đổi này trong các mô hình chuột mà họ thiết kế để mô phỏng cơ thể của những người nhận có xu hướng từ chối cấy ghép - một đặc điểm mà họ gọi là "không tương thích mô" - và với các hệ thống miễn dịch hoạt động đầy đủ.
Tiến sĩ Deuse cho biết: “Đây là lần đầu tiên bất kỳ ai có các tế bào được thiết kế để có thể cấy ghép toàn cầu và có thể tồn tại ở những người nhận đủ khả năng miễn dịch mà không gây ra phản ứng miễn dịch.
Cụ thể hơn, nhóm đã bắt đầu quy trình kỹ thuật tế bào gốc của mình bằng cách xóa hai gen kiểm soát hoạt động của một tập hợp các protein - phức hợp tương thích mô chính (MHC) lớp I và II - gửi tín hiệu đến hệ thống miễn dịch và có thể kích hoạt miễn dịch phản ứng.
Bước đầu tiên này rất trực quan - các tế bào không có gen mã hóa protein MHC không thể phát ra tín hiệu “gán nhãn” chúng là “tác nhân lạ” đối với hệ thống miễn dịch.
Tuy nhiên, những ô như vậy sẽ không nhận được “thẻ miễn phí”. Ngược lại, chúng trở thành mục tiêu của một loại tế bào miễn dịch chuyên biệt mà các nhà khoa học gọi là tế bào tiêu diệt tự nhiên (NK).
'Một sản phẩm có thể được áp dụng đại trà'
Khi các nhà nghiên cứu xem xét các cách ngăn chặn tế bào NK tấn công tế bào gốc, họ phát hiện ra rằng một protein bề mặt tế bào khác - CD47 - thường giữ cho các tế bào miễn dịch khác hoạt động, cũng có thể ức chế NKs.
Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và in vivo đã xác nhận rằng CD47 nắm giữ câu trả lời để đẩy lùi tế bào NK. Được khích lệ bởi những thành công này, nhóm nghiên cứu sau đó đã cấy ghép các tế bào gốc mới - với hai gen bị tắt tiếng và một gen được tăng cường - vào những con chuột được thiết kế đặc biệt có các yếu tố hệ miễn dịch của con người để mô phỏng phản ứng miễn dịch ở người. Những ca cấy ghép này đã thành công và cơ thể của loài gặm nhấm không loại bỏ các tế bào mới.
Cuối cùng, nhóm nghiên cứu đã tiến thêm một bước nữa, thu hút các tế bào gốc đa năng mới chuyên biệt hóa thành các loại tế bào tim khác nhau. Một lần nữa, họ cấy các tế bào thu được vào những con chuột có hệ thống miễn dịch giống người.
Các nhà nghiên cứu báo cáo rằng những thí nghiệm này cũng thành công, vì các tế bào tim mới tồn tại trong một thời gian dài, và chúng hình thành thành các mạch máu và mô cơ tim đơn giản.
Tất cả những phát hiện này, nhóm nghiên cứu lập luận, cho thấy rằng các bác sĩ cuối cùng có thể sử dụng các tế bào gốc như vậy khi điều trị cho mọi người.
Tiến sĩ Deuse nhấn mạnh: “Kỹ thuật của chúng tôi giải quyết vấn đề đào thải tế bào gốc và các mô có nguồn gốc từ tế bào gốc, và đại diện cho một bước tiến lớn trong lĩnh vực trị liệu tế bào gốc.
“Kỹ thuật của chúng tôi có thể mang lại lợi ích cho nhiều đối tượng hơn với chi phí sản xuất thấp hơn nhiều so với bất kỳ phương pháp tiếp cận cá nhân hóa nào. Chúng tôi chỉ cần sản xuất các tế bào của mình một lần và chúng tôi còn lại một sản phẩm có thể được áp dụng trên toàn cầu ”.
Tiến sĩ Tobias Deuse
