一個(gè)國際研究團(tuán)隊(duì)使用CRISPR-Cas9基因編輯來誘導(dǎo)免疫系統(tǒng)看不到的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPSCs)，這是一種生物工程的手法，最初的體內(nèi)試驗(yàn)表明可以為生成通用移植的干細(xì)胞打開大門。由舊金山加利福尼亞大學(xué)(UCSF)的科學(xué)家開發(fā)的新方法涉及禁用兩種組織相容性復(fù)合物基因，并在iPSC上過表達(dá)跨膜蛋白CD47。體內(nèi)試驗(yàn)表明，在小鼠受體中免疫系統(tǒng)未檢測到工程化的人iPSC衍生的心肌細(xì)胞，并且顯示出基本組織分化的證據(jù)。

“這是第一次有人設(shè)計(jì)可以普遍移植的細(xì)胞，并且可以在免疫功能受體中存活而不會(huì)引起免疫反應(yīng)，”醫(yī)學(xué)博士，醫(yī)學(xué)博士，醫(yī)學(xué)博士，醫(yī)學(xué)博士，加州大學(xué)舊金山分校的心臟外科主任，Tobias Deuse說道。領(lǐng)導(dǎo)該研究，并且是該團(tuán)隊(duì)在Nature Biotechnology上發(fā)表的論文的主要作者。“我們的技術(shù)解決了干細(xì)胞和干細(xì)胞衍生組織排斥問題，并代表了干細(xì)胞治療領(lǐng)域的一大進(jìn)步。研究人員的論文標(biāo)題為“ 誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的低免疫原性衍生物在完全免疫功能正常的同種異體受體中逃避免疫排斥反應(yīng) ”。

iPSC是一種通過將成熟細(xì)胞如皮膚或脂肪細(xì)胞重編程為未分化狀態(tài)而產(chǎn)生的干細(xì)胞。然后可以在實(shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)這些未分化的細(xì)胞并觸發(fā)分化成所需的細(xì)胞類型。該技術(shù)可以用于從患者自身細(xì)胞中產(chǎn)生iPSC，然后可以將其移植回同一患者進(jìn)行細(xì)胞治療。重要的是，因?yàn)檫@些iPSC來自患者 - 自體iPSC-所以不存在排斥問題，這是當(dāng)移植的細(xì)胞，組織或器官不是患者自身時(shí)的主要缺點(diǎn)。

“科學(xué)家經(jīng)常吹噓多能干細(xì)胞的治療潛力，它可以成熟到任何成人組織，但免疫系統(tǒng)一直是安全有效干細(xì)胞治療的主要障礙，”Deuse指出。唯一的選擇是使用抗排斥藥物，但它們有很大的缺點(diǎn)。“我們可以使用能夠抑制免疫活性并減少排斥反應(yīng)的藥物，”該研究的資深作者，醫(yī)學(xué)博士，醫(yī)學(xué)博士Sonja Schrepfer補(bǔ)充說，他在研究期間擔(dān)任UCSF移植和干細(xì)胞免疫生物學(xué)主任( TSI)實(shí)驗(yàn)室。“不幸的是，這些免疫抑制劑使患者更容易感染和癌癥。”

作者寫道，雖然自體iPSCs可以代表排斥問題的解決方案，但事實(shí)上，這些細(xì)胞的臨床應(yīng)用已證明存在問題?；颊呒?xì)胞通常對(duì)重編程沒有反應(yīng)，并且該方法對(duì)于每個(gè)患者而言是復(fù)雜且昂貴的。作者寫道：“盡管重編程技術(shù)允許為患者特異性治療產(chǎn)生自體iPSC，但這是費(fèi)力的，昂貴的，與單個(gè)細(xì)胞產(chǎn)品的質(zhì)量和功效不確定相關(guān)，并且僅對(duì)慢性疾病有用”。

“iPSC技術(shù)存在許多問題，但最大的障礙是質(zhì)量控制和可重復(fù)性，”Deuse補(bǔ)充道。“我們不知道是什么讓一些細(xì)胞適合重新編程，但大多數(shù)科學(xué)家都認(rèn)為它還不能可靠地完成。由于這個(gè)原因，大多數(shù)個(gè)體化iPSC治療方法已被放棄。“

Deuse和Schrepfer認(rèn)為，通過創(chuàng)建可用于任何患者而不會(huì)引起任何排斥問題的通用iPSC，可以回避與產(chǎn)生患者特異性iPSC相關(guān)的問題。從免疫學(xué)上更耐受的孕婦免疫系統(tǒng)中獲取提示，研究人員使用CRISPR技術(shù)滅活兩種主要的組織相容性(MHC)I類和II類基因，并上調(diào)第三種基因CD47。細(xì)胞表面MHC蛋白在呈遞入侵病原體的外來分子中起關(guān)鍵作用。雖然缺乏這些基因的細(xì)胞可能對(duì)外來蛋白更耐受，但它們隨后成為免疫系統(tǒng)的自然殺傷(NK)細(xì)胞的靶標(biāo)。

Schrepfer的團(tuán)隊(duì)隨后與Lewis Lanier，博士，研究合著者，UCSF微生物學(xué)和免疫學(xué)系主任，以及激活和抑制NK細(xì)胞活性的信號(hào)專家合作，確定如何防止NK細(xì)胞攻擊。 MHC基因剝奪的工程化iPSC。他們發(fā)現(xiàn)細(xì)胞表面蛋白CD47，它有效地作為巨噬細(xì)胞的“不要吃我”信號(hào)，也抑制NK細(xì)胞活性。然后研究人員使用慢病毒載體將額外的CD47基因拷貝傳遞給MHC基因缺陷的iPSC。

他們發(fā)現(xiàn)這些三重工程的免疫原性小鼠iPSCs在移植到具有正常免疫系統(tǒng)的錯(cuò)配小鼠時(shí)沒有引發(fā)排斥反應(yīng)。更令人鼓舞的是，移植到人源化小鼠中的低免疫原性人類iPSC也似乎對(duì)受體動(dòng)物的免疫系統(tǒng)是不可見的。

非免疫原性iPSC也保留了它們的多能干細(xì)胞能力以及它們的分化能力。該團(tuán)隊(duì)成功地從三重工程人類iPSC中獲得了各種類型的心臟細(xì)胞，并將細(xì)胞移植到人源化小鼠體內(nèi)。iPSC衍生的心肌細(xì)胞長期存活，甚至開始形成基本血管和心肌，指出這種干細(xì)胞可能用于心臟細(xì)胞治療。

“來自低免疫原性小鼠或人類iPSC的內(nèi)皮細(xì)胞，平滑肌細(xì)胞和心肌細(xì)胞可以在完全MHC不匹配的同種異體受體中可靠地逃避免疫排斥反應(yīng)，并在不使用免疫抑制劑的情況下長期存活，”研究小組寫道。“因此，可以分化為心臟組織的主要成分并在完全同種異體受體中實(shí)現(xiàn)長期存活但沒有任何免疫抑制的通用低免疫原性iPSC的產(chǎn)生可能有助于開發(fā)治療心力衰竭的通用細(xì)胞產(chǎn)品......這些發(fā)現(xiàn)表明低免疫原細(xì)胞移植物可以設(shè)計(jì)用于通用移植。“

“我們的技術(shù)可以使更廣泛的人受益，其生產(chǎn)成本遠(yuǎn)低于任何個(gè)性化方法，”Deuse說。“我們只需要一次制造我們的細(xì)胞，我們就可以得到一種可以普遍應(yīng)用的產(chǎn)品。”