Az ESC-k nemcsak a CD4+-segítő T-limfociták
osztódását, de azok életképességét és differenciálódásukat is
jelentős mértékben befolyásolják. Ennek hátterében a T-sejtek
osztódását biztosító IL-2 növekedési faktor mellett a gyulladást
keltő citokinek (IL-1b, TNF-a, IFNg) és a végrehajtó (effektor)
T-sejtek irányultságát szabályozó IL-12 és IL-10 citokinek
közreműködését is igazolták. Mindezek ellenére a kutatási eredmények
arra utaltak, hogy a gátló hatás kifejtéséhez elengedhetetlen a
részt vevő sejtek között kialakuló közvetlen sejtkontaktus. ESC-kben
a granzyme-B enzim perforintól független szerepét is kimutatták, míg
számos ismert, immunrendszerhez tartozó gátló molekula részvétele
nem volt igazolható. Az MSC-k által közvetített, a T-sejtek
életképességét és osztódását egyaránt gátló hatás során a közvetlen
sejtkölcsönhatások mellett az oldott faktorok közreműködése is
feltételezhető volt. Érdekes megfigyelés, hogy mind az ESC-k, mind
az MSC-k elősegítették a FoxP3+ szabályozó (reguláló) T-sejtek
osztódását. Ezek az eredmények összességében arra utalnak, hogy a
szupresszív hatásért nem egy, hanem több mechanizmus együttes hatása
felelős (Han et al., 2011).
A kilökődési reakció megelőzésének
és szabályozásának lehetőségei
A kilökődési reakció elindításában a természetes és szerzett
immunitás szinte minden folyamata részt vesz, közvetlen végrehajtói
a szerzett (adaptív) immunválaszt közvetítő antigén-specifikus
T-limfociták, mivel ezek a sejtek citotoxikus folyamatok
elindítására is képesek, aktivációjuk szigorú kontroll alatt áll. A
T-sejt-aktiváció első lépése az antigén felismerése a specifikus
T-sejt-receptor (TCR) által. E folyamat során a testidegen
sejt-/szövetfehérjék lebomlási termékeként megjelenő peptidek a fő
hisztokompatibilizási gén komplex (MHC) által kódolt
membránfehérjékhez kötött formában teremtenek kapcsolatot a
T-limfocitákkal. Ez a kölcsönhatás azonban önmagában nem elegendő a
T-sejtek osztódásának és végrehajtó sejtekké történő
differenciálódásának kiváltásához. Ezt a lehetőséget a DC-k által
kifejezett kostimulációs molekulák által közvetített második jel
biztosítja. Ennek hiányában a sejtaktiváció megakad, funkcionális
válaszképtelenség alakul ki, leáll a sejtosztódás, és szabályozó
folyamatok indulnak el. Ezeket olyan, különböző szinten ható gátló
fehérjék közvetítik, amelyekről igazolódott, hogy hosszú távon
elősegítik az ESC-k és a csontvelői szövet (graft) megtapadását is.
Ide sorolhatók azok a kostimulációt gátló molekulák, melyek
kombinációját előzetesen, más irányú klinikai alkalmazások során már
hatékonynak találták:
• az oldott citotoxikus T-limfocita-asszociált
antigén-4 (CTLA-4-Ig);
• az anti-limfocita funkcióhoz kötött antigén-1
(anti-LFA-1);
• az anti-CD40-ligand (anti-CD40L).
E fehérjék kombinációja kostimulációt gátló hatást
fejt ki, és elősegíti az ESC-k megtapadását. A munkacsoport további
kísérleteiben érzékeny in vivo bioluminescencia imaging módszert
alkalmazva követte az egér és humán ESC-k kilökődésének hely- és
időfüggő kinetikáját. Kutatásaikhoz humán ESC eredetű teratóma
sejtekből in vivo spontán differenciálódott sejtpopulációt és in
vitro differenciáltatott humán ESC eredetű endotél sejteket
alkalmaztak. Megfigyeléseik szerint a nem differenciált sejtekhez
képest mindkét differenciált sejttípusban nőtt az MHC-I fehérjék
kifejeződése, és ezzel párhuzamosan a sejtek immunogenitása is. A
három gátló fehérje kombinációjának rövid távú alkalmazása azonban
szignifikánsan növelte az in vivo és in vitro differenciáltatott
ESC-k túlélését a nem kezelt egerekhez viszonyítva. A hatás mértéke
a kilökődési reakció kiváltására képtelen (immundeficiens)
egértörzsben (NOD/SCID) kimutatható graftok rövid túlélési idejével
volt azonos, míg az immunszupresszív kezelés hiányában mindkét
sejttípus rövid túlélési idejét igazolták. Az emberi
csontvelő-átültetésnek megfeleltethető kísérleti modellben, amelynek
során ugyanebben a kísérleti rendszerben csontvelői eredetű
mononukleáris sejtek (BMMC) átültetését végezték, azt találták, hogy
a nem kezelt egerekben a graft kilökődése tíz nap után, a
kezeltekben csak száz nap után következett be (Pearl et al., 2011).
Ezek a kísérleti eredmények összességében azt
igazolták, hogy a fehérvérsejtekben kifejeződő egyes, megfelelő
kombinációban alkalmazott kostimulációs molekulák funkcionális
gátlása előnyösen befolyásolja az egér és humán eredetű
differenciált ESC-k, iPSC-k és differenciált utódsejtjeik
megtapadását. Fontos eredmény volt, hogy a kostimuláció szintjén
ható gátlószer-kombináció rövid távon, a transzplantációt követően
kettő, négy és hat napon át alkalmazva is hatékonynak bizonyult. Ez
az eljárás a kontrollként alkalmazott, két eltérő hatásmechanizmusú
hagyományos immunszupresszív szerhez hasonlítva (calcineurin gátló
tacrolimus [TAC] és a molecular target of rapamycin [mTOR] gátlóként
működő sirolimus [SIR] kezelésnél lényegesen hatékonyabbnak
bizonyult, amennyiben a naponta adagolt TAC/SIR-kezelés csak a 28.
napig volt képes meghosszabbítani a graftok túlélését.
Összefoglalva: a szerzők humán allogén
transzplantációnak megfelelő in vivo egérkísérleti rendszerben
igazolták, hogy a humán és az egér ESC-k és iPSC-k a humán ESC-knek
megfelelő kinetikával lökődnek ki, és a rövid távú immunszupresszió
jelentősen csökkenti a folyamatot. A kostimuláció általi gátlás nem
befolyásolta az ESC-k életképességét, proliferációját és
teratómaképző képességét, és szisztémás citotoxikus hatás nélkül
gátolta az allogén leukociták osztódását.
Partenogenikus őssejtek
a szívizom-helyreállításban
A szívregenerációs stratégiák kulcsproblémája a szívizomsejtek
megfelelő számának elérése, megfelelő minőségük és működőképességük
biztosítása, és a sejtek bevitelét követő életképesség feltételeinek
megteremtése. Egy új kutatási stratégián alapuló, jól tervezett
komplex szövetregenerációs vizsgálatsorozat célja a szívizomszövet
funkciójának hatékony helyreállítása volt, melyhez innovatív
kísérletes modellt és eljárást (engineered heart muscle – EHM)
alkalmaztak (Didié et al., 2013). A felhasznált ESC-k eredete és
tulajdonságai is különlegesek voltak, amennyiben a kísérletekhez
egyetlen szülőből származó (partenogenikus) őssejteket (PSC), és
ezekből in vitro differenciáltatott szívizomsejteket alkalmaztak.
A partenogenezis révén létrejött utódsejtek az in
vitro megtermékenyítés nemkívánatos melléktermékei. Egy új,
nemzetközi összefogásban készült tanulmány arról számolt be, hogy a
PSC-k más pluripotens sejtekhez (ESC-k és iPSC-k) hasonlóan
önmegújító képességgel rendelkeznek, és in vitro körülmények között
klonálisan osztódnak. In vivo azonban az embrionális és
extraembrionális fejlődés a „lenyomat” (imprinted) gének
megváltozott kifejeződése miatt sérül. Ennek ellenére a
blasztocitából olyan pluripotens őssejtek izolálhatók, melyek
differenciálódása a szívizomsejt fejlődésének irányába terelhető, és
a regenerációs medicina számára felhasználható, működőképes szövetek
előállítását teszi lehetővé. Mivel a PSC-k a szövetkilökődésért
felelős MHC-allélek csupán egyetlen készletét hordozzák (azonos
haplotípus), az allogén sejtterápiás eljárások alkalmazásához
különlegesen előnyös sajátságokkal rendelkeznek. Ezt támasztották
alá azok a kísérletes eredmények, melyek alapján a PSC-alapú
allo-graftokat a rokon és a nem rokon befogadó szervezetek (egerek)
egyaránt elfogadták. A jól tervezett állatkísérletben a PSC-k
olyannyira alkalmazkodtak a befogadó szervezet környezetéhez, hogy
elektronikus, morfológiai és funkcionális sajátságaik alapján nem
voltak elkülöníthetők a befogadó szervezet szívizomsejtjeitől.
Megfelelő in vivo körülmények között a PSC-kből differenciálódó
szívizomsejtek az érett sejtekre jellemző intracelluláris
kalciumszintet szabályozó funkcióval is rendelkeztek.
Az eljárást jelentősen könnyíti, hogy a peteérés
elmaradása vagy a sperma hiánya miatt nem végrehajtható in vitro
megtermékenyítés után a petesejtekhez való hozzáférés lehetősége nem
korlátozott, valamint a PSC-k előállítása kiemelten jó hatásfokkal
végezhető. Ezek az előnyös tulajdonságok továbbá lehetővé teszik
nagyszámú, haploidentikus őssejtminta gyűjtését is, aminek kiemelt
jelentősége lehet az allogén sejtterápiás eljárások körének
szélesítésében, miközben reális lehetőséget kínál a terápiás
sejtbankok létrehozására is. Így az MHC-haplotípus-azonos PSC-k
további felhasználása a kiválasztott donorszervezetekben viszonylag
kisszámú petesejtdonor hozzáférésével is megoldható. In silico
adatok alapján ~100 MHC-haplotípus-azonos sejtvonal egy százmilliós
populációban a potenciális recipiensek több mint 90%-a számára
kínálhat terápiás lehetőséget és immunszupresszív terápia nélküli
kezelést.
Kulcsszavak: pluripotens őssejt, epigenetikai változás,
immunogenitás, kilökődési reakció, immunszupresszió, pluripotens
őssejt bank, klinikai alkalmazás
IRODALOM
Araki, Ryoko – Uda, M. – Hoki, Y. et al.
(2013): Negligible Immunogenicity of Terminally Differentiated Cells
Derived from Induced Pluripotent or Embryonic Stem Cells. Nature.
7435, 494, 100–105.
Didié, Michael – Christalla, P. – Rubart,
M. et al. (2013): Parthenogenetic Stem Cells for Tissueengineered
Heart Repair. The Journal of Clinical Investigation. 66854, DOI: 10.
1172/Jci66854
Gore, Athurva – Li, Z. – Fung, H-L. et al.
(2011) Somatic Coding Mutations in Human Induced Pluripotent Stem
Cells. Nature. 7336, 471, 63–67.
Han, Kyu H. – Ro, H. – Hong, J. H. – Lee,
E. M. et al. (2011): Immunosuppressive Mechanisms of Embryonic Stem
Cells and Mesenchymal Stem Cells in Alloimmune Response. Transplant
Immunology. 1, 25, 7–15.
Laurent, Louise C. – Ulitsky, I. – Slavin,
I. et al. (2011): Dynamic Changes in the Copy Number of Pluripotency
and Cell Proliferation Genes in Human ESCs and iPSCs during
Reprogramming and Time in Culture. Cell Stem Cell. 1, 8, 106–108.
Li, Hao W, – Sykes M. (2012): Emerging
Concepts in Haematopoietic Cell Transplantation. Nature Reviews
Immunology. 6, 12, 403–416.
Lister, Ryan – Pelizzola, M. – Kida, Y. S.
et al. (2011): Hotspots of Aberrant Epigenomic Reprogramming in
Human Induced Pluripotent Stem Cells. Nature. 7336, 471, 68–73.
Mayshar, Yoav – Ben-David, U – Lavon, N.
et al. (2010): Identification and Classification of Chromosomal
Aberrations in Human Induced Pluripotent Stem Cells. Cell Stem Cell.
4, 7, 521–531.
Pearl, Jeremy I. – Lee, A. S. –
Leveson-Gower, D. B. et al. (2011): Short-term Immunosuppression
Promotes Engraftment of Embryonic and Induced Pluripotent Stem
Cells. Cell Stem Cell. 3, 8, 309–317.
Pick, Marjorie – Ronen, D. – Yanuka, O. et
al. (2012): Reprogramming of the MHC-I and Its Regulation by NFKB in
Human Induced Pluripotent Stem Cells. Stem Cells. 12, 30, 2700–270.
Zhao, T. – Zhang, Z. N. – Rong, Z. – Xu,
Y. (2011): Immunogenicity of Induced Pluripotent Stem Cells. Nature.
7350, 474, 212–215.
|