Еще один шаг к терапевтическому клонированию
12.07.2005
2558
0
25580
Изучение иммуногенности клонированных тканей, полученных методом переноса ядра соматической клетки, in vivo
Метод переноса ядра соматической клетки (ПЯСК) в энуклеированный ооцит является уникальным и самым перспективным для получения индивидуальных (аутологичных) эмбриональных стволовых клеток (ЭСК). Клетки и ткани, выделенные из индивидуальных ЭСК, могут быть применены для трансплантации с целью лечения пациента - донора ядра без риска отторжения.
В недавном исследовании Hwang была показана возможность выделения таких линий ЭСК от больных людей. Методом исследования генотипа HLA была показана иммунологическая идентичность линий [1]. Терапевтическая эффективность клонированных стволовых клеток, выделенных из бластоцист полученных ПЯСК была показана рядом авторов в экспериментальных моделях наследственного иммунодефицита [2], болезни Паркинсона [3] инфаркта миокарда [4]. Во всех этих исследованиях не было отмечено признаков отторжения клонированных клеток.
Вопрос о степени иммуногенности индивидуальных ЭСК или их дериватов, обусловленной переносом антигенов из митохондрий яйцеклетки, остаётся не изученным. В работе Semple было показано, что в митохондриях человека экспрессированы собственные гены (MHC III), ответственные за гистосовместимость и потенциально способные вызвать реакцию отторжения [5]. Lanza показал, что при создании клонированных эмбрионов коров методом ПЯСК, наблюдается перенос митохондроальных антигенов яйцеклетки, который, однако, не вызывает иммунной реакции после трансплантации тканей, изолированных из этих эмбрионов, донору ядра [6]. Интересно, что феномен "лёгкого" перемещения ДНК митохондрий из взрослых стволовых клеток в дефектные по ряду генов этих органелл без слияния, был недавно открыт группой Prockop [7].
В новой работе, опубликованной в Cloning and Stem Cells, группа Lanza демонстрирует, что клонированные гемопоэтические клетки коров не иммуногенны и не вызывают реакции отторжения после трансплантации. Это исследование ещё ближе подводит к перспективе применения технологии ПЯСК для лечения пациентов собственными клетками и тканями.
Ядра для ПЯСК выделяли из кожных фибробластов старых (10-13 лет) коров. В эксперименте использовали 3-х животных - контрольному не производили миелоабляции (№1), двум другим выполняли миелоабляцию (высокой дозой бусульфана- №2) и миелосупрессию (вдвое редуцированной дозой бусульфана - №3). Корове №2, после миелоабляции и через 7 дней посттрансплантационного периода выполнили вынужденную эвтаназию по причине тяжёлого геморрагического синдрома, вызванного "бусульфановой" тромбоцитопенией. Коровам № 1 (контроль - без иммунносупрессии) и №3 пересаживали 7.7 и 13 миллионов (соответственно) мононуклеарных клеток, выделенных из печени клонированных фетусов 100-120 недель гестации. Энграфтинг и восстановление гемопоэза оценивали в течение 13 (№1) и 16 (№3) месяцев от начала эксперимента. Клонированные клетки после трансплантации идентифицировали методом ПЦР, по генетической метке, которая вводилась до переноса ядра.
Мононуклеарные клетки печени клонированных эмбрионов почти полностью были гемопоэтическими с преобладанием эритробластоидного ростка (до 96%) и формировали в культуре все кроветворные колонии. Энграфтинг пересаженных клеток оказался гораздо лучше у контрольной коровы (№1) и впервые выявлялся в крови через 42 дня после трансплантации. Максимальный уровень химеризма составлял 0.5-2% от лейкоцитов, 10-17% от миелоидных клеток и 60% от прогениторных клеток периферичекской крови, через 12-27 недель. В культуре меченые клетки образовывали гемопоэтические колонии. Пересаженные клетки идентифицировали также в костном мозге, лимфоузлах (корова №1) и эндотелии аорты (корова №1).
Как и в исследовании 2002 года [6], авторы вновь доказали перенос ДНК митохондрий аллогенной яйцеки в клетки клонированных эмбрионов - 7 замен нуклеотидов и 3-х аминокислот у коровы №1 и 8/1 (соответственно) замен у коровы №3. Однако, за всё время наблюдения, не было выявлено никаких признаков иммунной реакции на материал донорских митохондрий, идентифицированный в клонированных клетках.
Таким образом, группа Lanza ещё раз подтвердила возможность трансплантации клонированных клеток, полученных методом ПЯСК без признаков отторжения и иммунных реакций. Для изучения энграфтинга клонированных клеток авторы впервые использовали модель миелосупрессии (-абляции) и показали приживление и экспансию гемопоэтических прогениторов in vivo.
Интересно, что у контрольной коровы наблюдались значительно лучшие показатели энграфтинга по сравнению с животными с подавленным гемопоэзом. С одной стороны, это может указывать на "лёгкий" энграфтинг клонированных гемопоэтических клеток без создания дополнительных условий, а с другой - говорить о совершенности модели (трудности подбора адекватной дозы бусульфана привели к смерти коровы 2), созданной авторами. Однако следует учитывать возраст коров (10-13 лет) и инволюционные изменения красного костного мозга (замещение жировой тканью) в длинных трубчатых костях. Кроме того, исследователи указывают на более низкую эффективность генетического маркирования ядра коровы №3, а соответственно и слабый сигнал и меньшую чувствительность ПЦР при детекции клонированных клеток.
Хотя по результатам работы нельзя говорить о лечебном потенциале метода, доказанные авторами энграфтинг и "иммунологическая безопасность" клонированных клеток позволяют сделать качественно новый шаг в изучении терапевтической эффективности ПЯСК у человека. Следует отметить, что работа выполнена при участии двух компаний, представляющих современный "stem cells и animal cloning business" - Advanced Cell Technology (Worcester, MA, USA) и Cyagra (Elizabethtown, PA, USA).
Литература:
1. Hwang WS, Roh SI, Lee BC, et al. Patient-specific embryonic stem cells derived from human SCNT blastocysts. Science 2005; 308: 1777-1783
2. Rideout WM 3rd, et al. Correction of a genetic defect by nuclear transplantation and combined cell and gene therapy. Cell 2002; 109; 1: 17-27
3. Barberi T, et al. Neural subtype specification of fertilization and nuclear transfer embryonic stem cells and application in parkinsonian mice. Nat Biotechnol 2003; 21; 10: 1200-1207
4. Lanza R, et al. Regeneration of the infracted heart with stem cells derived by nuclear transplantation. Circ Res 2004; 94; 6: 820-827
5. Semple JI, et al. A novel gene encoding a coiled-coil mitochondrial protein located at the telomeric end of the human MHC Class III region. Gene 2003; 314: 41-54
6. Lanza RP, et al. Generation of histocompatible tissues using nuclear transplantation. Nat Biotechnol 2002; 20; 7: 689-696
7. Olson SD, Spees JL, Whitney MJ, Prockop DJ. Mitochondral DNA (mtDNA) can transfer from adult stem cells (hMSCs) to rescue cells with depleted mtDNA incapable of respiration. 3rd Annual Meeting of the International Society for Stem Cell Research. June 23-25, 2005, San Francisco, USA. Book af abstracts, abst. # 457
По материалам Cloning and Stem Cells 2005; 7: 95-106
Берсенёв А. В., http://celltranspl.ru
Метод переноса ядра соматической клетки (ПЯСК) в энуклеированный ооцит является уникальным и самым перспективным для получения индивидуальных (аутологичных) эмбриональных стволовых клеток (ЭСК). Клетки и ткани, выделенные из индивидуальных ЭСК, могут быть применены для трансплантации с целью лечения пациента - донора ядра без риска отторжения.
В недавном исследовании Hwang была показана возможность выделения таких линий ЭСК от больных людей. Методом исследования генотипа HLA была показана иммунологическая идентичность линий [1]. Терапевтическая эффективность клонированных стволовых клеток, выделенных из бластоцист полученных ПЯСК была показана рядом авторов в экспериментальных моделях наследственного иммунодефицита [2], болезни Паркинсона [3] инфаркта миокарда [4]. Во всех этих исследованиях не было отмечено признаков отторжения клонированных клеток.
Вопрос о степени иммуногенности индивидуальных ЭСК или их дериватов, обусловленной переносом антигенов из митохондрий яйцеклетки, остаётся не изученным. В работе Semple было показано, что в митохондриях человека экспрессированы собственные гены (MHC III), ответственные за гистосовместимость и потенциально способные вызвать реакцию отторжения [5]. Lanza показал, что при создании клонированных эмбрионов коров методом ПЯСК, наблюдается перенос митохондроальных антигенов яйцеклетки, который, однако, не вызывает иммунной реакции после трансплантации тканей, изолированных из этих эмбрионов, донору ядра [6]. Интересно, что феномен "лёгкого" перемещения ДНК митохондрий из взрослых стволовых клеток в дефектные по ряду генов этих органелл без слияния, был недавно открыт группой Prockop [7].
В новой работе, опубликованной в Cloning and Stem Cells, группа Lanza демонстрирует, что клонированные гемопоэтические клетки коров не иммуногенны и не вызывают реакции отторжения после трансплантации. Это исследование ещё ближе подводит к перспективе применения технологии ПЯСК для лечения пациентов собственными клетками и тканями.
Ядра для ПЯСК выделяли из кожных фибробластов старых (10-13 лет) коров. В эксперименте использовали 3-х животных - контрольному не производили миелоабляции (№1), двум другим выполняли миелоабляцию (высокой дозой бусульфана- №2) и миелосупрессию (вдвое редуцированной дозой бусульфана - №3). Корове №2, после миелоабляции и через 7 дней посттрансплантационного периода выполнили вынужденную эвтаназию по причине тяжёлого геморрагического синдрома, вызванного "бусульфановой" тромбоцитопенией. Коровам № 1 (контроль - без иммунносупрессии) и №3 пересаживали 7.7 и 13 миллионов (соответственно) мононуклеарных клеток, выделенных из печени клонированных фетусов 100-120 недель гестации. Энграфтинг и восстановление гемопоэза оценивали в течение 13 (№1) и 16 (№3) месяцев от начала эксперимента. Клонированные клетки после трансплантации идентифицировали методом ПЦР, по генетической метке, которая вводилась до переноса ядра.
Мононуклеарные клетки печени клонированных эмбрионов почти полностью были гемопоэтическими с преобладанием эритробластоидного ростка (до 96%) и формировали в культуре все кроветворные колонии. Энграфтинг пересаженных клеток оказался гораздо лучше у контрольной коровы (№1) и впервые выявлялся в крови через 42 дня после трансплантации. Максимальный уровень химеризма составлял 0.5-2% от лейкоцитов, 10-17% от миелоидных клеток и 60% от прогениторных клеток периферичекской крови, через 12-27 недель. В культуре меченые клетки образовывали гемопоэтические колонии. Пересаженные клетки идентифицировали также в костном мозге, лимфоузлах (корова №1) и эндотелии аорты (корова №1).
Как и в исследовании 2002 года [6], авторы вновь доказали перенос ДНК митохондрий аллогенной яйцеки в клетки клонированных эмбрионов - 7 замен нуклеотидов и 3-х аминокислот у коровы №1 и 8/1 (соответственно) замен у коровы №3. Однако, за всё время наблюдения, не было выявлено никаких признаков иммунной реакции на материал донорских митохондрий, идентифицированный в клонированных клетках.
Таким образом, группа Lanza ещё раз подтвердила возможность трансплантации клонированных клеток, полученных методом ПЯСК без признаков отторжения и иммунных реакций. Для изучения энграфтинга клонированных клеток авторы впервые использовали модель миелосупрессии (-абляции) и показали приживление и экспансию гемопоэтических прогениторов in vivo.
Интересно, что у контрольной коровы наблюдались значительно лучшие показатели энграфтинга по сравнению с животными с подавленным гемопоэзом. С одной стороны, это может указывать на "лёгкий" энграфтинг клонированных гемопоэтических клеток без создания дополнительных условий, а с другой - говорить о совершенности модели (трудности подбора адекватной дозы бусульфана привели к смерти коровы 2), созданной авторами. Однако следует учитывать возраст коров (10-13 лет) и инволюционные изменения красного костного мозга (замещение жировой тканью) в длинных трубчатых костях. Кроме того, исследователи указывают на более низкую эффективность генетического маркирования ядра коровы №3, а соответственно и слабый сигнал и меньшую чувствительность ПЦР при детекции клонированных клеток.
Хотя по результатам работы нельзя говорить о лечебном потенциале метода, доказанные авторами энграфтинг и "иммунологическая безопасность" клонированных клеток позволяют сделать качественно новый шаг в изучении терапевтической эффективности ПЯСК у человека. Следует отметить, что работа выполнена при участии двух компаний, представляющих современный "stem cells и animal cloning business" - Advanced Cell Technology (Worcester, MA, USA) и Cyagra (Elizabethtown, PA, USA).
Литература:
1. Hwang WS, Roh SI, Lee BC, et al. Patient-specific embryonic stem cells derived from human SCNT blastocysts. Science 2005; 308: 1777-1783
2. Rideout WM 3rd, et al. Correction of a genetic defect by nuclear transplantation and combined cell and gene therapy. Cell 2002; 109; 1: 17-27
3. Barberi T, et al. Neural subtype specification of fertilization and nuclear transfer embryonic stem cells and application in parkinsonian mice. Nat Biotechnol 2003; 21; 10: 1200-1207
4. Lanza R, et al. Regeneration of the infracted heart with stem cells derived by nuclear transplantation. Circ Res 2004; 94; 6: 820-827
5. Semple JI, et al. A novel gene encoding a coiled-coil mitochondrial protein located at the telomeric end of the human MHC Class III region. Gene 2003; 314: 41-54
6. Lanza RP, et al. Generation of histocompatible tissues using nuclear transplantation. Nat Biotechnol 2002; 20; 7: 689-696
7. Olson SD, Spees JL, Whitney MJ, Prockop DJ. Mitochondral DNA (mtDNA) can transfer from adult stem cells (hMSCs) to rescue cells with depleted mtDNA incapable of respiration. 3rd Annual Meeting of the International Society for Stem Cell Research. June 23-25, 2005, San Francisco, USA. Book af abstracts, abst. # 457
По материалам Cloning and Stem Cells 2005; 7: 95-106
Берсенёв А. В., http://celltranspl.ru
Ваш комментарий:
Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Чтобы оставить комментарий, необходимо авторизоваться.
Последние комментарии
