Creazione delle cellule staminali di Pluripotent incitate Hypoimmunogenic (iPSCs)

Le cellule staminali pluripotent incitate (iPSC) offrono le vaste opportunità nella medicina a ricupero, poichè hanno il potenziale di rigenerare molti tessuti differenti. Tuttavia, la loro produzione è costosa ed il trapianto della cellula staminale può causare una risposta dal sistema immunitario del destinatario finalmente che piombo al rifiuto del trapianto.

I ricercatori dalla Germania e U.S.A. hanno trovato un modo nascondere le celle trapiantate dalla risposta immunitaria, dando loro le stesse funzionalità hypoimmunogenic che proteggono gli embrioni nell'utero dal sistema immunitario della loro madre. Lo studio è stato pubblicato nel marzo 2019 in biotecnologia della natura.

Cellule staminali in lastra grossa di 12 pozziGennaio Bruder | Shutterstock

Lo sviluppo umano comincia con una cella fertilizzata dell'uovo che ha capacità totipotent (TSC) della cellula staminale, cioè getta la base di tutta la cella differenziata digita dentro i nostri organi e tessuti. La maggior parte delle nostre celle finiscono in uno stato differenziato e definitivo in cui non possono più ulteriormente dividersi o differenziarsi in altri tipi delle cellule.

Tuttavia, alcune celle rimangono come cellule staminali multipotent (MSC) e continuamente forniscono le nuove celle differenziate, per esempio, per riparare una ferita. Usare queste abilità a ricupero con i trapianti della cellula staminale offre così i gran opportunità per il trattamento dei danni di tessuto severi come pure delle malattie genetiche.

Ci sono molte sfide connesse con la terapia di trapianto della cellula staminale. Le cellule staminali embrionali (totipotent) o pluripotent sono la matrice cellulare di cellula staminale più utile come possono svilupparsi in tutto il tessuto, ma ci sono le implicazioni etiche che rendono questo itinerario non desiderabile.

Fortunatamente, le celle adulte possono essere ritornate ad uno stato pluripotent, citato come cellula staminale pluripotent incitata (iPSC), che può rigenerare la maggior parte dei tessuti. In linea di principio, le proprie celle mature di una persona potrebbero essere ritornate ai iPSCs ed essere impiantate nuovamente dentro l'organismo, ma questo sarebbe un trattamento costoso ed a forte intensità di mano d'opera. Le cellule staminali di Multipotent (MSC) nel frattempo possono rigenerare soltanto alcuno, ma non tutti i tessuti.

L'itinerario più desiderabile quindi sarebbe di generare le righe del iPSC che possono essere donate ai destinatari multipli, poichè avrebbero abbassato lo sforzo del preparato generando una linea cellulare ottimizzata del iPSC soltanto una volta.

Tuttavia, se i iPSCs da una persona sono trapiantati in un'altra persona, le celle hanno una superficie non Xeros delle cellule che causa una reazione dal sistema immunitario del destinatario. Ciò può piombo al rifiuto dei iPSCs ed in effetti dell'errore donati del trattamento.

Gli scienziati ora hanno dimostrato che i iPSCs possono geneticamente essere modificati in uno stato hypoimmunogenic a cui il sistema immunitario del destinatario risponderà con meno vigore. I ricercatori, piombo dal professor Sonja Schrepfer (San Francisco), hanno cambiato il livello di parecchie proteine della superficie delle cellule per incitare le celle a sembrare simili ai tessuti che proteggono gli embrioni durante la gravidanza dagli attacchi dal sistema immunitario della madre.

Cambiamento dei livelli di proteine MHC e CD47 della superficie delle cellule

I ricercatori hanno usato il gene di CRISPR che modificano per modificare i iPSCs dell'essere umano e del mouse. Hanno cancellato i geni dei complessi principali dipresentazione di istocompatibilità I ed II (MHC I/II) e su-ha regolamentato l'espressione della proteina CD47 che segnala alle celle immuni non all'attacco.

Questo concetto è stato derivato dall'osservazione che lo stesso reticolo di queste proteine si presenta in un tessuto fetale composto di cosiddette celle dello syncytiotrophoblast che separa il sistema di sangue dell'embrione da quello di sua madre.

Le celle gene-modificate sono state esaminate ad immunizzazione nelle analisi in vitro (“analisi di tossicità delle cellule di uccisore naturali ") e in vivo in mouse. Per gli esperimenti del mouse con i iPSCs umani, gli scienziati usati “hanno umanizzato„ i mouse con gli organi modificati del sistema immunitario per rappresentare meglio le controparti umane.

Strategia di Hypoimmunogenic un percorso ai iPSCs universali?

Gli scienziati hanno dimostrato che i iPSCs gene-modificati hanno avuti una sopravvivenza molto migliore sopra le loro controparti non modificate sia nell'in vitro che in vivo nelle analisi, dimostranti che gene-modificare era efficiente per la produzione dei iPSCs hypoimmunogenic. Egualmente hanno trovato che quando i iPSCs sono stati impiantati nei mouse, hanno iniziato la formazione di tessuti differenziati, anche se soltanto incompleto nei limiti del periodo dei loro esperimenti.

Gli autori di studio suggeriscono che questa strategia di impedire una risposta immunitaria contro i trapianti del iPSC potrebbe aprire un percorso alle celle erogarici del iPSC universale che possono essere date ai destinatari differenti.

Ciò sarebbe un grande salto in avanti, poichè gli approcci correnti per aggirare le risposte immunitarie dal destinatario sono costosi (per esempio produzione individualizzata dei iPSCs dai tessuti del destinatario successivo) o soltanto temporanei (per esempio immunosoppressione dal farmaco).

Ulteriori studi saranno richiesti per capire gli effetti a lungo termine dei iPSCs gene-modificati sui destinatari nei modelli animali e per trasferire i risultati ad un uso potenziale in esseri umani.

Come soglia restante importante per le terapie del iPSC, la ricerca precedente ha osservato che un effetto secondario delle terapie di cellula staminale può essere l'emergenza dei tumori poiché le cellule staminali possono dividersi rapido, una sfida che deve essere risolta prima che le terapie di cellula staminale potessero essere usate.

Lo studio crea la nota che tutti gli esperimenti sugli animali avevano ricevuto l'approvazione dai comitati responsabili dell'università di California San Francisco (cura degli animali di UCSF e comitato istituzionali di uso) e “di Amt del für del und tedesco Verbraucherschutz salute„.

Sorgente

Deuse T et al., derivati di Hypoimmunogenic delle cellule staminali pluripotent incitate elude il rifiuto immune in destinatari allogeneic completamente immunocompetent. Biotecnologia 2019, 37, 252-258 della natura; DOI: 10.1038/s41587-019-0016-3.

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Last Updated: Sep 25, 2019

Christian Zerfaß, Ph.D.

Written by

Christian Zerfaß, Ph.D.

Christian is an enthusiastic life scientist who wants to understand the world around us. He was awarded a Ph.D. in Protein Biochemistry from Johannes Gutenberg University in Mainz, Germany, in 2015, after which he moved to Warwick University in the UK to become a post-doctoral researcher in Synthetic Biology.

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