Dyrking av stamceller i laboratoriet skal overvinne immunavstøtning av organer

En studie utført av forskere ved University of Texas Southwestern Medical Center, som nettopp er publisert av Cell Press i tidsskriftet Cell Stem Cell, kan bidra til å utvikle mer lovende terapeutiske strategier for hematopoietisk stamcelletransplantasjon. Fordyrking av disse cellene i laboratoriet i omtrent en uke kan bidra til å overvinne en av de vanskeligste hindringene for vellykket transplantasjon: immunavstøting.

Hematopoietiske stamceller (HSC-er) er cellene som gir opphav til alle typer blodceller. Hematopoietiske celletransplantasjoner brukes til å behandle leukemi, lymfom og andre kreftformer, samt autoimmune sykdommer.

Benmarg. Lysmikrografi av stamceller som gir opphav til blodceller. Hvite blodceller er store og lilla, røde blodceller er bleke, og blodplater er små lilla granuler. Blodceller produseres kontinuerlig i benmargen fordi levetiden deres er så kort. Røde blodceller, blodplater og alle tre typene hvite blodceller (granulocytter, lymfocytter og monocytter) kommer alle fra en enkelt stamcelle, den multipotente stamcellen. (Foto: Astrid & Hanns-Frieder Michler/Science Photo Library, P234/0030)

Mangelen på forståelse av samspillet mellom hematopoietiske stamceller og mottakerens immunsystem kompliserer imidlertid både stamcelleforskning og utviklingen av praktisk transplantasjon i stor grad. Det er en betydelig risiko for at de transplanterte cellene ikke vil bli akseptert av vertsorganismen, dvs. at de nye cellene vil bli avstøtt av immunsystemet. Blant hovedproblemene med allogen transplantasjon er det lave nivået av engraftment av donortransplantater og den høye risikoen for å utvikle livstruende graft-versus-host-sykdom. Transplantasjon av rensede allogene HSC-er reduserer risikoen for sistnevnte, men fører til en reduksjon i engraftment.

Selv om forskere kjenner noen av årsakene til slike feil, er det fortsatt mange ubesvarte spørsmål. «Å løse disse problemene vil bidra til forståelsen av immunologien til hematopoietiske stamceller og andre stamceller, og vil forbedre praktisk transplantasjon betydelig», sa studieleder Dr. Cheng Cheng Zhang.

Dr. Zhang og kollegene hans har allerede vist at hematopoietiske stamceller (HSC-er) fra mennesker og mus kan dyrkes i laboratoriet og deretter brukes til transplantasjon. Samtidig observeres visse endringer i mange proteiner som uttrykkes på overflaten av slike celler. Forskerne var interessert i om en slik «utenforkroppslig opplevelse» også kunne endre de funksjonelle egenskapene til HSC-er og gjøre dem mer egnet for transplantasjon.

Transplantologer er spesielt interessert i klinisk relevante allogene transplantasjoner, som er transplantasjoner mellom genetisk forskjellige individer, inkludert søsken og ubeslektede donor/mottaker-par. Dr. Zhangs gruppe transplanterte både nylig isolerte og laboratoriedyrkede HSC-er inn i mus og fant at celler som hadde vært i laboratoriet i omtrent en uke hadde betydelig mindre sannsynlighet for å forstyrre mottakerens immunsystem. Ex vivo-dyrkede hematopoietiske musestamceller krysset vellykket den store histokompatibilitetskompleksbarrieren og populerte benmargen til allogene mottakermus. Ved å bruke en åtte-dagers kultur var allograftene i stand til å innpode 40 ganger.

Forskerne bestemte seg for å studere mekanismen bak denne effekten mer detaljert, og fant at både økningen i antall HSC-er og den kulturinduserte økningen i uttrykket av den spesifikke immunsystemhemmeren CD274 (B7-H1 eller PD-L1) på celleoverflaten bidro til denne økningen.

«Dette arbeidet bør kaste nytt lys over immunologien til hematopoietiske stamceller og andre stamceller, og kan føre til utvikling av nye strategier for vellykket allogen transplantasjon», konkluderte Dr. Zhang. «Muligheten til å utvide humane HSC-er fra donorer i kultur og transplantere dem til mennesker som er genetisk fjernt fra donorene, samtidig som man unngår utvikling av graft-versus-host-sykdom, vil løse et stort problem innen feltet.»

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]