새로운 줄기 세포 '보편적 이식'가능
전 세계적으로 기증 된 장기가 부족하기 때문에 이식은 종종 위기의 지점이되지만 수용자의 신체가 기증 된 장기 나 이식 된 조직을 거부 할 위험이 높기 때문입니다. 새로운 유형의 "보편적 인"줄기 세포는 이러한 문제 중 일부를 해결할 수 있습니다.
최근 샌프란시스코 캘리포니아 대학 (UC) 팀의 연구팀은 신체의 면역 반응을 우회하여 거부를 예방할 수있는 다 능성 줄기 세포를 유 전적으로 조작하는 데 집중했습니다.
지금까지 기증 된 조직 부족 문제를 우회하기 위해 과학자들은 이식이 필요한 동일한 사람에게서 수집 한 성숙하고 완전히 발달 된 세포에서 줄기 세포를 만들었습니다. 그들은 이것을“유도 만능 줄기 세포”(iPSC)라고 부릅니다.
iPSC를 통해 과학자들은 수혜자의 면역 체계가 기증자 조직을 잠재적 인 병원체로 "표지"하고 이에 대항하는 경향이 있으므로 신체가 이러한 세포를 거부 할 가능성을 최소화하기를 희망합니다.이 세포는 나중에 전문화되어 새로운 역할을 수행하게됩니다.
그러나이 경로조차도 많은 장애물로 가득 차 있으며, 놀랍게도 전문가가 개인의 세포에서 조작 한 줄기 세포조차도 정기적으로 거부 당합니다.
또한 iPSC 프로세스는 수행하기 어렵고 성공적인 시도를 재현하기는 더 어렵습니다.
“iPSC 기술에는 많은 문제가 있지만 가장 큰 장애물은 품질 관리와 재현성입니다. 우리는 어떤 세포를 재 프로그래밍 할 수있게 만드는지 알지 못하지만 대부분의 과학자들은 아직 안정적으로 수행 할 수 없다는 데 동의합니다.”라고 저널에 실린 새로운 연구 논문의 주 저자 인 Tobias Deuse 박사는 말합니다. 자연 생명 공학.
Deuse 박사는“개별화 된 iPSC 치료법에 대한 대부분의 접근 방식이 이로 인해 포기되었습니다.
이제 처음으로 UC 샌프란시스코 과학자들은 만능인 새로운 "보편적 인"줄기 세포를 생성하는 다른 접근 방식을 취함으로써 해결책을 찾았을 수 있다고 믿습니다. 즉, 특정 세포로 분화 할 수 있으며 수용자의 신체에서 면역 반응을 유발하지 않습니다.
완벽한 줄기 세포 엔지니어링
"과학자들은 다 능성 줄기 세포의 치료 잠재력을 선전하는 경우가 많지만 성인 조직으로 성숙 할 수 있지만 면역 체계는 안전하고 효과적인 줄기 세포 치료에 주요 장애물이었습니다."라고 Deuse 박사는 설명합니다.
더욱이 선임 저자 인 Sonja Schrepfer 박사는 "면역 활동을 억제하고 거부 가능성을 줄이는 약물을 투여 할 수 있지만 […] 이러한 면역 억제제는 환자가 감염과 암에 더 취약하게 만듭니다."라고 덧붙입니다.
이러한 단점을 극복하기 위해 UC San Francisco 팀은 CRISPR-Cas9라고 부르는 유전자 편집 기술을 사용했으며, 면역 체계로부터 새로운 줄기 세포를 "보호"하기 위해 최소 3 개의 유전자의 활성을 수정했습니다. 더 쉽게 받아 들일 수 있습니다.
연구진은 이식을 거부하는 경향 (“조직 적합성 불일치 (histocompatibility mismatch)”이라고 부르는 특성)을 가진 수용자의 신체를 시뮬레이션하고 완전히 기능하는 면역 체계를 가진 마우스 모델에서 새로 변경된 줄기 세포를 테스트했습니다.
Deuse 박사는“보편적으로 이식 될 수 있고 면역 반응을 유발하지 않고 면역 능력이있는 수용자에서 생존 할 수있는 세포를 조작 한 사람은 이번이 처음입니다.
더 구체적으로, 연구팀은 면역 체계에 신호를 보내고 면역을 유발할 수있는 일련의 단백질 (MHC (major histocompatibility complex) 클래스 I 및 II)의 활동을 제어하는 두 개의 유전자를 삭제하여 줄기 세포 공학 프로세스를 시작했습니다. 응답.
이 첫 번째 단계는 직관적이었습니다. MHC 단백질을 암호화하는 유전자가없는 세포는 면역계에 "이물질"로 "표지"하는 신호를 방출 할 수 없습니다.
그러나 그러한 세포는 "자유 통과"를 얻지 못합니다. 반대로 그들은 과학자들이 자연 살해 (NK) 세포라고 부르는 일종의 특수 면역 세포의 표적이됩니다.
‘범용이 가능한 제품’
연구자들은 NK 세포가 줄기 세포를 공격하는 것을 차단하는 방법을 조사했을 때, 일반적으로 다른 면역 세포를 막는 또 다른 세포 표면 단백질 인 CD47도 NK를 억제 할 수 있음을 발견했습니다.
실험실 및 생체 내 작업은 CD47이 NK 세포를 격퇴하는 데 대한 해답을 가지고 있음을 확인했습니다. 이러한 성공에 힘 입어 연구팀은 2 개의 음소거 된 유전자와 1 개의 강화 된 유전자가있는 새로운 줄기 세포를 인간의 면역 반응을 시뮬레이션하기 위해 인간 면역 체계 요소를 가진 특수하게 조작 된 마우스에 이식했습니다. 이 이식은 성공적이었고 설치류의 몸은 새로운 세포를 거부하지 않았습니다.
마지막으로 팀은 한 단계 더 나아가 새로운 다 능성 줄기 세포를 유도하여 다양한 유형의 심장 세포로 전문화했습니다. 다시 한번, 그들은 인간과 같은 면역 체계를 가진 생쥐에 결과 세포를 이식했습니다.
연구진은 새로운 심장 세포가 오랫동안 살아남아 단순한 혈관과 심장 근육 조직으로 형성 되었기 때문에 이러한 실험도 성공했다고보고했습니다.
이 모든 발견은 의사들이 결국 사람들을 치료할 때 그러한 줄기 세포를 사용할 수 있음을 시사한다고 팀은 주장합니다.
Deuse 박사는“우리의 기술은 줄기 세포 및 줄기 세포 유래 조직의 거부 문제를 해결하고 줄기 세포 치료 분야의 주요 발전을 나타냅니다.
“우리의 기술은 개별화 된 접근 방식보다 훨씬 낮은 생산 비용으로 더 많은 사람들에게 혜택을 줄 수 있습니다. 우리는 세포를 한 번만 제조하면되며 보편적으로 적용 할 수있는 제품 만 남았습니다.”
Tobias Deuse 박사
