211service.com
Inwestowanie w banki komórek macierzystych
Jedną z wielkich korzyści przeprogramowania komórek – przekształcania dorosłych komórek w komórki macierzyste – jest zdolność do uchwycenia różnorodności genetycznej jednostki. Naukowcy wykorzystują teraz tę technologię, znaną jako indukowane pluripotencjalne przeprogramowanie komórek macierzystych (iPS), do tworzenia banków komórek macierzystych od różnych ludzi. Banki będą wykorzystywane do testowania toksyczności różnych leków przy użyciu komórek pochodzących od osób o różnym pochodzeniu etnicznym i mogą potencjalnie dostarczać komórki do terapii zastępowania tkanek. Badacze przedstawili szczegóły swoich wysiłków na Konferencja Międzynarodowego Towarzystwa Badań nad Komórkami Macierzystymi w San Francisco w tym tygodniu.
Shinya Yamanaka , naukowiec zajmujący się komórkami macierzystymi z Gladstone Institute w San Francisco i Uniwersytetu Kioto w Japonii, po raz pierwszy stworzył komórki iPS w 2007 roku, dodając zaledwie cztery geny do dorosłych komórek, które normalnie są aktywne tylko w embrionach. ( James Thomson oraz Junying Yu na Uniwersytecie Wisconsin w Madison jednocześnie opublikowali podobne podejście.) Komórki mogą się wielokrotnie rozmnażać i mogą rozwijać się w dowolny typ komórki w ludzkim ciele, dwie definiujące cechy embrionalnych komórek macierzystych. Co więcej, ponieważ nie są wykonane z ludzkich embrionów, komórki iPS omijają etyczne i techniczne wyzwania związane z embrionalnymi komórkami macierzystymi.
Od tego czasu naukowcy stworzyli komórki iPS od pacjentów z różnymi chorobami, w tym stwardnieniem zanikowym bocznym (ALS) i chorobą Parkinsona, a komórki te są wykorzystywane do badania tych chorób. Wiele startupów opracowuje sposoby wykorzystania komórek do badań przesiewowych leków, zarówno pod kątem toksyczności w komórkach ludzkich, jak i ich skuteczności w łagodzeniu molekularnych objawów choroby. Jeanne Loring, dyrektor założycielka Centrum Medycyny Regeneracyjnej w The Scripps Research Institute w La Jolla w Kalifornii, opracowuje bank komórek macierzystych, który będzie używany do testowania toksyczności, koncentrując się początkowo na Afrykanach i Afroamerykanach, grupach znanych z wysokiego poziom różnorodności genetycznej. Loring i współpracownicy analizują szereg wariantów genetycznych w gromadzonych przez siebie komórkach, zwracając szczególną uwagę na różnice w enzymach metabolizujących leki, które mogą wpływać na reakcję pacjentów na określone leki, w tym leki przeciwdepresyjne, przeciwbólowe i na choroby serca.
Długoterminowym celem komórek iPS jest wykorzystanie ich do naprawy lub wymiany uszkodzonej lub chorej tkanki. Podobnie jak przeszczepy narządów, przeszczepy komórek macierzystych muszą być dopasowane do biorcy. Yamanaka zwraca jednak uwagę, że tworzenie spersonalizowanych komórek dla każdego, kto ich potrzebuje, może być zbyt czasochłonne i kosztowne, aby było praktyczne. Stworzenie linii komórek macierzystych od osoby może zająć od dwóch do sześciu miesięcy, a osoba cierpiąca na przykład na uszkodzenie rdzenia kręgowego prawdopodobnie potrzebowałaby przeszczepu komórek w ciągu kilku dni od urazu. (Leczenie komórek macierzystych w przypadku uszkodzenia rdzenia kręgowego nie zostało jeszcze zatwierdzone przez amerykańską Agencję ds. Żywności i Leków, chociaż jedna firma ma nadzieję, że wkrótce przetestuje w tym celu embrionalne komórki macierzyste).
Zamiast tego zespół Yamanaki pracuje nad stworzeniem banku linii komórek macierzystych, który byłby odpowiedni dla dużej części populacji Japonii. Chociaż koncepcja takiego banku komórek macierzystych została po raz pierwszy zaproponowana kilka lat temu dla embrionalnych komórek macierzystych, technologia komórek iPS znacznie ułatwiła jego tworzenie.
Aby zbadać wykonalność stworzenia banku komórek macierzystych, zespół Yamanaki przetestował rodzaj tkanki 107 japońskich ochotników. Ludzie bardzo różnią się pod względem genów kodujących cząsteczki powierzchni komórki zwane ludzkimi antygenami leukocytów (HLA), a im ściślej te antygeny pasują do dawcy i biorcy, tym mniejsze prawdopodobieństwo, że układ odpornościowy biorcy odrzuci przeszczepioną tkankę. Naukowcy odkryli, że dwóch ochotników było homozygotycznych – co oznacza, że posiadali dwie pasujące kopie – każdego z trzech genów HLA. Ze względu na ten rzadki genotyp, ci ludzie mogą służyć jako dawcy każdemu z tymi trzema antygenami – prawie jedna trzecia grupy ochotników. Według obliczeń współpracownika tylko 50 różnych typów HLA może obejmować 90 procent populacji Japonii. Od tego czasu naukowcy stworzyli komórki iPS z tych osób i wykazali, że zachowują się one normalnie i można je różnicować w wiele typów komórek.
Roger pederson , biolog komórek macierzystych z Cambridge University w Wielkiej Brytanii ostrzega, że nawet ten poziom dopasowania wymagałby pewnej immunosupresji z powodu niewielkich niedopasowań HLA. Ale jest to lepsze niż robienie linii dla każdego, kto tego potrzebuje, mówi Pederson, który w 2005 roku zaproponował ideę banku komórek macierzystych.
Nie jest jeszcze jasne, jak trudno byłoby stworzyć podobny bank dopasowany do tkanek dla bardziej zróżnicowanych populacji. Japończycy są szczególnie jednorodną populacją i zastanawiam się, czy byłoby możliwe przeprowadzenie podobnego badania w USA, mówi Loring. Ponieważ Amerykanie są etnicznie niejednorodni, prawdopodobnie jest mniej homozygot, mówi.
W 2005 roku zespół Pedersona przeanalizował typy HLA dla dawców narządów ze zwłok i osób znajdujących się na liście oczekujących na dawstwo narządów w Wielkiej Brytanii, obliczając, że 150 linii komórek macierzystych stanowiłoby korzystne dopasowanie dla około 85 procent tych na liście. Dziesięciu dawców homozygotycznych dla powszechnych typów HLA zapewniłoby korzystne dopasowanie dla około 67 procent. Naukowcy nie tworzą jeszcze takiego banku, ale analizują najlepszy sposób na stworzenie klinicznie użytecznego banku komórek.
Bankowanie komórek macierzystych w oparciu o populację jest wciąż w początkowej fazie. (Banki krwi pępowinowej noworodków, często przechowywane w prywatnych placówkach przez rodziców, stanowią inny rodzaj bankowości. Komórki macierzyste z tej krwi są przydatne w przypadku ograniczonego zestawu rzadkich chorób i nie można ich ekspandować ani różnicować w sposób iPS komórki mogą.) Podczas gdy naukowcy badają sposoby wykorzystania komórek iPS w leczeniu chorób, żaden z nich nie został jeszcze przetestowany w badaniach klinicznych. Ponadto komórki te nie nadają się jeszcze do przeszczepu u ludzi; sposób, w jaki są obecnie wytwarzane, może nieść pewne ryzyko zachorowania na raka. Nadal nie ustaliliśmy, który rodzaj indukcji jest najlepszy, ale po rozwiązaniu problemów technicznych stworzenie tego rodzaju banku byłoby wykonalne – mówi Yamanaka.