Naukowcy osiągnęli znaczny postęp dzięki opracowaniu laboratoryjnie wygenerowanych komórek macierzystych krwi, które są odzwierciedleniem tych występujących w ludzkim embrionie, co daje nadzieję na spersonalizowane metody leczenia dzieci chorych na białaczkę i niewydolność szpiku kostnego.
Ten przełom pozwala na stworzenie przeszczepialnych komórek krwi z dowolnej komórki pacjenta, potencjalnie zmieniając życie osób z poważnymi chorobami krwi. Pomyślne zastosowanie u myszy z niedoborem odporności otwiera drzwi do badań klinicznych i przyszłych terapii.
Przełom w badaniach nad komórkami macierzystymi krwi
Naukowcy z Melbourne dokonali pierwszego na świecie przełomu w tworzeniu komórek macierzystych krwi, które bardzo przypominają te występujące w organizmie człowieka. Odkrycie może wkrótce doprowadzić do opracowania spersonalizowanych metod leczenia dzieci chorych na białaczkę i zaburzenia czynności szpiku kostnego.
Wyniki badania, opublikowane dzisiaj (2 września) w Biotechnologia Przyrodypokonał główną przeszkodę w wytwarzaniu ludzkich komórek macierzystych krwi, które mogą tworzyć czerwone krwinki, białe krwinki i płytki krwi, które są bardzo podobne do tych w ludzkim embrionie. Badaniami kierował Murdoch Children’s Research Institute (MCRI).
Poprawa rozwoju komórek macierzystych krwi
Profesor nadzwyczajna MCRI, Elizabeth Ng, powiedziała, że zespół dokonał znaczącego odkrycia w dziedzinie rozwoju ludzkich komórek macierzystych krwi, torując drogę tym hodowanym w laboratorium komórkom do wykorzystania w przeszczepach komórek macierzystych krwi i szpiku kostnego.
„Możliwość pobrania dowolnej komórki od pacjenta, przeprogramowania jej w komórkę macierzystą, a następnie przekształcenia w nią specjalnie dopasowane komórki krwi do przeszczepu będzie miało ogromny wpływ na życie tych bezbronnych pacjentów” – stwierdziła.
Postępy w wytwarzanych laboratoryjnie komórkach macierzystych krwi
„Przed tym badaniem nie było możliwe wyhodowanie w laboratorium ludzkich komórek macierzystych krwi, które można byłoby przeszczepić do zwierzęcego modelu niewydolności szpiku kostnego w celu wytworzenia zdrowych komórek krwi. Opracowaliśmy proces, w ramach którego stworzono nadające się do przeszczepienia komórki macierzyste krwi, które ściśle odzwierciedlają komórki znajdujące się w ludzkim embrionie.
„Co ważne, te ludzkie komórki można tworzyć w skali i czystości wymaganej do zastosowań klinicznych”.
W badaniu myszom z obniżoną odpornością wstrzyknięto laboratoryjne komórki macierzyste ludzkiej krwi. Odkryto, że komórki macierzyste krwi stały się funkcjonalnym szpikiem kostnym na poziomie podobnym do obserwowanego w przypadku przeszczepów komórek krwi pępowinowej, co stanowi sprawdzony wskaźnik sukcesu.
Badania wykazały również, że wyhodowane w laboratorium komórki macierzyste można zamrozić przed pomyślnym przeszczepieniem ich myszom. Naśladowało to proces konserwacji komórek macierzystych krwi dawcy przed przeszczepieniem ich pacjentom.
Potencjalne metody leczenia i przyszłe badania
Profesor MCRI Ed Stanley powiedział, że odkrycia mogą prowadzić do nowych możliwości leczenia szeregu chorób krwi.
„Czerwone krwinki są niezbędne do transportu tlenu, a białe krwinki stanowią naszą ochronę immunologiczną, podczas gdy płytki krwi powodują krzepnięcie, zatrzymując krwawienie” – powiedział. Zrozumienie, jak te komórki rozwijają się i funkcjonują, jest jak rozszyfrowanie złożonej układanki.
„Udoskonalając metody wykorzystujące komórki macierzyste, które naśladują rozwój normalnych komórek macierzystych krwi znajdujących się w naszym organizmie, możemy zrozumieć i opracować spersonalizowane metody leczenia szeregu chorób krwi, w tym białaczek i niewydolności szpiku kostnego”.
Profesor MCRI Andrew Elefanty powiedział, że chociaż przeszczep komórek macierzystych krwi często stanowi kluczowy element ratującego życie leczenia chorób krwi u dzieci, nie wszystkie dzieci znalazły idealnie dopasowanego dawcę.
„Niedopasowane komórki odpornościowe dawcy z przeszczepu mogą atakować własne tkanki biorcy, prowadząc do ciężkiej choroby lub śmierci” – powiedział.
„Opracowanie spersonalizowanych, specyficznych dla pacjenta komórek macierzystych krwi zapobiegnie tym powikłaniom, rozwiąże problem niedoborów dawców i, wraz z edycją genomu, pomoże skorygować podstawowe przyczyny chorób krwi”.
Profesor Elefanty powiedział, że kolejnym etapem, prawdopodobnie za około pięć lat przy wsparciu rządowym, będzie przeprowadzenie pierwszej fazy badania klinicznego w celu sprawdzenia bezpieczeństwa stosowania tych laboratoryjnie hodowanych krwinek u ludzi.
Osobista podróż przez choroby krwi
W wieku 11 lat u Riya zdiagnozowano niedokrwistość aplastyczną – rzadką i poważną chorobę krwi, w wyniku której organizm przestaje wytwarzać wystarczającą ilość nowych krwinek.
Rodzina Riya, w tym rodzice Sonali i Gaurav Mahajan, przebywała w Indiach w czasie, gdy Riya zaczęła odczuwać zmęczenie, szybko straciła na wadze, a na udach pojawiły się siniaki.
„Zabraliśmy Riyę na proste badanie krwi, jej pierwsze. Jednak gdy tylko otrzymano wyniki, powiedziano nam, żebyśmy natychmiast zawieźli ją na oddział ratunkowy, ponieważ ma bardzo niski poziom płytek krwi i czerwonych krwinek” – powiedziała Sonali.
Pokonywanie wyzwań w leczeniu chorób krwi
„U Riya pierwotnie zdiagnozowano białaczkę, ponieważ objawy są bardzo podobne do anemii aplastycznej. Kiedy otrzymaliśmy ostateczną diagnozę, był to całkowity szok i stan, o którym nigdy wcześniej nie słyszeliśmy.
„Lekarze powiedzieli nam, że cierpi na niewydolność szpiku kostnego i zaczęła potrzebować regularnych transfuzji płytek krwi i krwi, aby podnieść liczbę krwinek”.
Sonali powiedziała, że rodzina planowała już powrót Riya do Australii, aby mogła uczyć się w szkole średniej, ale diagnoza przyspieszyła powrót.
„Kiedy udało się ją ustabilizować, dano nam dwudniowe okno na przewiezienie jej do Australii w celu hospitalizacji” – powiedziała.
Wpływ badań nad komórkami macierzystymi na prawdziwe życie
„Jak tylko wysiedliśmy z samolotu, pojechaliśmy prosto do Królewskiego Szpitala Dziecięcego. W ciągu kilku dni Riya rozpoczęła terapię, ale tak naprawdę nigdy nie zareagowała na leki.
„Ostatecznie zalecono przeszczep szpiku kostnego ze względu na liczbę transfuzji, które musiała mieć i obawy związane z możliwymi długoterminowymi powikłaniami”.
Sonali powiedziała, że przez sześć miesięcy mieli trudności ze znalezieniem idealnie dopasowanego dawcy i tracili nadzieję. Sonali, mimo że była w połowie dopasowana, zgodnie z poradą specjalisty została dawcą swojej córki.
Po przeszczepieniu szpiku kostnego w czerwcu ubiegłego roku Riya pozostawała w szpitalu przez trzy miesiące, gdzie wystąpiły drobne komplikacje.
W przypadku braku idealnego dopasowania dawcy liczba płytek krwi Riya wracała do normy dłużej, wymagała ona dłuższej terapii immunosupresyjnej i była bardziej podatna na infekcje. Riya dopiero niedawno zaczęła być ponownie szczepiona.
„Przez długi czas po przeszczepie miała osłabiony układ odpornościowy, ale na szczęście po wypisaniu ze szpitala nie potrzebowała kolejnego przeszczepu” – powiedziała Sonali.
Riya (14 l.) powiedziała, że po kilku bolesnych latach czuje się już dobrze, uczęszczała na zajęcia z hydroterapii i cieszyła się, że wróciła do szkoły z przyjaciółmi.
Sonali stwierdziła, że nowe badania nad komórkami macierzystymi krwi prowadzone pod kierunkiem MCRI były niezwykłym osiągnięciem.
„To badanie będzie błogosławieństwem dla wielu rodzin” – powiedziała. Fakt, że pewnego dnia możliwe będzie wprowadzenie ukierunkowanego leczenia dzieci chorych na białaczkę i zaburzenia czynności szpiku kostnego, zmienia życie”.
Odniesienie: „Długoterminowe wszczepianie wieloliniowych komórek krwiotwórczych różnicowanych od ludzkich pluripotencjalnych komórek macierzystych”: Elizabeth S. Ng, Gulcan Sarila, Jacky Y. Li, Hasindu S. Edirisinghe, Ritika Saxena, Shicheng Sun, Freya F. Bruveris, Tanya Labonne , Nerida Sleebs, Alexander Maytum, Raymond Y. Yow, Chantelle Inguanti, Ali Motazedian, Vincenzo Calvanese, Sandra Capellera-Garcia, Feiyang Ma, Hieu T. Nim, Mirana Ramialison, Constanze Bonifer, Hanna KA Mikkola, Edouard G. Stanley i Andrew G. Elefanty, 2 września 2024 r., Biotechnologia Przyrody.
DOI: 10.1038/s41587-024-02360-7
Prof. Elefanty, prof. Stanley i profesor nadzwyczajny Ng są także głównymi badaczami w oddziale w Melbourne Centrum Medycyny Komórek Macierzystych Novo Nordisk Foundation (reNEW), globalnego konsorcjum, którego celem jest utorowanie drogi przyszłym terapiom opartym na komórkach macierzystych.
Naukowcy z Uniwersytetu w Melbourne, Centrum Onkologii Petera MacCalluma, Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles, University College London i Uniwersytet w Birmingham również przyczynił się do ustaleń.
