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干细胞治疗新发展,科学家用 CRISPR 编辑成功让免疫系统“无视”移植干细胞

2024-04-20 243

加州大学旧金山分校(UCSF)科学家运用 CRISPR-Cas9 基因编辑系统,打造了第一个免疫系统“不可见”的多能干细胞,在实验室研究上成功防止了干细胞移植后的排斥反应,被认为是生物工程上的一项创举。

能够演化为任何人体组织的多能干细胞(pluripotent stem cell)被认为相当具有治疗潜力,然而面对免疫系统,任何移植器官、组织、细胞都会被视为外来潜在危险,排斥反应也成为实际应用干细胞治疗面对的阻碍。

科学家曾经认为排斥反应能够透过诱导多能干细胞(iPSCs)解决,毕竟理论上将 iPS 细胞移植到提供原始细胞的同一患者体内,身体应该会将移植的细胞认为是“自己人”而不发动免疫攻击,然而实际临床上应用除了昂贵且费时,由于尚未明了的原因,为个人订制化的 iPS 治疗已经被证实是困难的。

为了让干细胞治疗更为可行,UCSF 团队希望透过打造所有需求患者都可使用的“通用”iPS 细胞来回避这些挑战。

在这项研究中,研究人员先是使用 CRISPR 删除 iPS 细胞中与 MHC 蛋白正常运作相关的两个基因(MHC 蛋白几乎位于所有细胞表面,免疫系统会使用其显示的分子讯号来区分外来者),让 iPS 细胞不会出现这些讯号,并得免疫系统不会将其标注为外来者。

而由于缺少 MHC 蛋白的细胞自然会成为 NK 细胞的标靶,团队再把对巨噬及 NK 细胞具有强烈的抑制作用的细胞表面蛋白 CD47 加载到病毒中,让病毒将 CD47 基因额外复制给缺少 MHC 蛋白的实验鼠和人类 iPS 细胞上,使细胞能免受 NK 细胞的攻击。

在将缺少 MHC 蛋白、具有 CD47 基因的实验鼠干细胞移植到有正常免疫系统、原先并不匹配的小鼠身上后,研究人员并未观察到免疫反应,而在将同样条件的人类 iPS 细胞移植到拟人化小鼠(humanized mice)身上时,排斥反应同样也没有出现。

团队随后也将经过三重工程的 iPS 细胞发展为各种类型的人类心脏细胞,并将其移植到拟人化小鼠体内,最终这些衍生出的心肌细胞不仅实现了长期存活,甚至还开始形成基本的血管和心肌,提高未来干细胞用于修复衰竭心脏的可能。

这是首次有团队设计出可以普遍移植的细胞,使其能在免疫功能正常的受体内存活而不会引起免疫反应,UCSF 心脏外科主任、研究主要作者 Tobias Deuse 认为,这项研究解决了干细胞和衍生组织的排斥问题,可以说是干细胞治疗领域的一大进步。

由于这些通用干细胞能比过去为个人订制化的干细胞更有效制造,随着研究持续发展,再生医学的愿景也将更接近现实。研究已于《自然-生物技术》(Nature Biotechnology)期刊上发表。

  • CRISPR gene editing makes stem cells ‘invisible’ to immune system

(首图来源:pixabay)

2019-03-05 17:18:00

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