器官移植排斥有解? 基因編輯幹細胞成功躲藏免疫攻擊

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當免疫系統遇到細菌、病毒、抗原等傳染因子或其他入侵者,必定全力消滅,保護人體。但若敵我不分,可能會造成嚴重破壞。像是移植的器官、組織或細胞常會被視為一種潛在危險的外來入侵者,引起強烈的免疫反應,導致移植排斥,即是組織相容性錯配(histocompatibility mismatched)。

近日,加州大學舊金山分校研究團隊們利用 CRISPR-Cas9 編輯出第一個能躲藏免疫系統攻擊的誘導多功能幹細胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs),進而防止幹細胞移植的排斥,刊登於《Nature Biotechnology》。

在免疫系統中,主要組織相容性複合體(Major histocompatibility complex, MHC)扮演相當重要的角色,它位於在幾乎所有細胞表面上,能傳遞特定分子信號,幫助免疫系統區分入侵者與自然殺手細胞。因此,該研究人員首先使用 CRISPR 刪除細胞的第一型和第二型主要組織相容性複合體(MHC class I and class II),使得 iPSCs 不會出現這些信號,因此它們不會顯示出外來信號。

然而,缺失 MHC 蛋白的 iPSCs 會成為自然殺手細胞的標靶。所以,他們員將名為一種細胞膜表面蛋白基因 CD47 加載到一種病毒中,該病毒將 CD47 基因置入 MHC 蛋白被剔除的小鼠和人類 iPSCs 中,進而指示巨噬細胞自然殺手細胞不要摧毀這個細胞。該結果顯示,CD47 是完全關閉排斥反應的關鍵因子。

接著,研究團隊將他們的三重基因編輯小鼠 iPSCs 移植到具有正常免疫系統的錯配小鼠時,他們沒有觀察到排斥反應。然後,他們將類似工程化的 iPSCs 移植到人源化小鼠體內,再次觀察到沒有排斥反應。此外,他們從該三重工程 iPSCs 中衍生出各種類型的人類心臟細胞,並將它們再次移植到人源化小鼠體內。該心肌細胞能夠實現長期存活,甚至開始形成基本的血管和心肌,提升未來使用該類型幹細胞修復衰竭心臟的可能性。

該研究主要作者 Tobias Deuse 醫學博士表示,他們的技術解決了幹細胞和幹細胞衍生組織的排斥問題,並代表了乾細胞治療領域的一大進步,也進一步使更廣泛的人受益。此外,其生產成本遠低於任何個人化治療,他們只需要一次製造他們的細胞,產品就能普遍應用。

該研究團隊表示,他們的研究是一項了不起的生物工程壯舉,因為“通用”幹細胞能比為每位患者個人化訂製的幹細胞更有效地製造,使再生醫學的承諾更接近現實。

延伸閱讀:再生醫學領頭羊:幹細胞精選 Top 5

參考資料:
1. Nature Biotechnology (2019) https://doi.org/10.1038/s41587-019-0016-3.
2. https://www.ucsf.edu/news/2019/02/413311/crispr-gene-editing-makes-stem-cells-invisible-immune-system

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