Како претворити кап крви у универзалну ћелију: Револуционарне хемикалије матичних ћелија

До недавно, претварање одрасле ћелије у плурипотентну ћелију (способну да постане било која врста ткива) захтевало је уношење „Јаманакиних фактора“ у њу помоћу вируса или ДНК плазмида. Сада су истраживачи из САД, Јапана и Француске, предвођени др Фенг Пенгом, показали да је само скуп малих органских молекула довољан да репрограмира људске ћелије периферне крви у хемијски индуковане плурипотентне матичне (хЦиПС) ћелије. Студија је објављена у часопису Cell Stem Cell.

Зашто је ово важно?

• Безбедност. Одсуство вирусних вектора и страних гена смањује ризик од мутација и имунолошког одбацивања.
• Свестраност: Крв је приступачан извор: нема потребе за узимањем биопсије коже или других ткива.
• Брзина. Само 12-14 дана уместо неколико недеља или месеци, као код класичне методе.
• Преводивост. Хемикалије се лако стандардизују и производе у складу са ГМП стандардима.

Протокол хемијског хаковања у два корака

1. Фаза високе пластичности (пластично стање).

   • Крвне ћелије (мононуклеарне ћелије) се култивишу у медијуму са шест малих молекула (назовимо их ТНТ комплекс). Међу њима су:

     • Инхибитори GSK3β и MEK,

     • Wnt сигнални модулатори,

     • ХДАЦ инхибитори,

     • Специфични SIRT1 агонисти.

   • За 6-8 дана, ћелије губе своје „крвне“ маркере и стичу својства високо пластичног епитела, спремне да активирају плурипотентне гене.

2. Фаза консолидације плурипотентности.

   • Додају се два додатна молекула која стимулишу ендогену активацију гена OCT4, SOX2 и NANOG, кључних „главних регулатора“ плурипотенције.

   • Током наредних 4–6 дана формирају се стабилне колоније hCiPS ћелија са морфологијом матичних ћелија и експресијом маркера TRA-1-60 и SSEA-4.

Шта су научници добили?

• Ефикасност: до 0,1% оригиналних крвних зрнаца формира пуноправне hCiPS колоније - упоредиво са традиционалним вирусним методама.
• Функционалност: hCiPS ћелије су способне да се трансформишу у сва три ембрионална клицина слоја: неуроне, кардиомиоците, ћелије јетре, панкреасне β-ћелије итд.
• Нема резидуалних „хемијских отисака прстију“: дубинско секвенцирање није открило интеграцију егзогене ДНК и епигенетско стање блиско ембрионалним матичним ћелијама.

Перспективе за медицину

1. Хематопоетска регенерација. Аутологне hCiPS ћелије могу се преусмерити назад у хематопоетску лозу, обнављајући десетине типова имуних и крвних ћелија код леукемија и имунодефицијенција.
2. Органоиди и трансплантација. Лабораторијски узгајана мини-срца, јетре или панкреаси из hCiPS ћелија служиће као модел болести и извор за трансплантацију без ризика од одбацивања.
3. Тестирање на лекове. Персонализовани модели болести засновани на hCiPS-у омогућиће „репликацију“ болести из узорка крви и одабир оптималне терапије.
4. Козметичка и неуродегенеративна медицина. Усмерена диференцијација hCiPS ћелија у дермалне матичне и неуронске системе нуди нове приступе лечењу псоријазе, Алцхајмерове и Паркинсонове болести.

Шта је следеће?

• Побољшање ефикасности. Оптимизација састава малих молекула и услова културе, повећање приноса hCiPS колонија.
• Безбедност и дугорочно праћење. Тестирање геномске стабилности и одсуства малигне трансформације in vivo.
• Клиничка испитивања. Фаза I/II са проценом безбедности и биодоступности hCiPS производа у лечењу тешких болести крви и кардиомиопатија.

„Потпуно хемијско рестартовање кода матичних ћелија крви је прави пробој, који отвара врата приступачној и безбедној ћелијској медицини без вирусних интервенција“, закључује др Фенг Пенг.

Аутори истичу неколико кључних тачака:

• Безбедност без генома
  „Одсуство интеграције егзогених гена у геном hCiPS ћелија смањује ризик од онкогене трансформације и имунолошког одбацивања у поређењу са вирусним методама“, наглашава др Фенг Пенг, виши аутор студије.

• Стандардизабилност протокола
  „Хемијски приступ олакшава скалирање и стандардизацију производње матичних ћелија под условима ГМП-а – довољно је припремити раствор од шест малих молекула и поштовати стриктно време“, додаје коауторка проф. Марија Лебедева.

• Клинички изгледи
  „Планирамо да проценимо hCiPS ћелије у моделима леукемије и дијабетеса како бисмо видели колико брзо реконституишу хематопоезу и β ћелије без ризика повезаних са вирусним векторима“, каже др Џонатан Смит.

• Дугорочна стабилност
  „Прелиминарни подаци показују да hCiPS задржава геномску и епигенетску стабилност након 20–30 пасажа, што је важно за накнадне терапијске примене“, напомиње др Аико Јамамото.

Ови коментари истичу да хемијска пренамена крвних ћелија у плурипотентне матичне ћелије комбинује безбедност, стандардизабилност и клинички потенцијал за персонализовану регенеративну медицину.