Sel induk baru boleh 'ditransplantasikan secara universal'
Transplantasi sering kali menjadi krisis, kerana terdapat kekurangan organ yang didermakan secara global, tetapi juga kerana terdapat risiko tinggi bahawa tubuh penerima akan menolak organ yang disumbangkan atau tisu yang dipindahkan. Jenis sel stem "universal" baru dapat menyelesaikan beberapa masalah ini.
Usaha terbaru dari pasukan University of California (UC), San Francisco, para penyelidik telah memfokuskan pada sel stem pluripoten kejuruteraan genetik yang akan dapat mengatasi tindak balas imun badan dan, dengan itu, menolak penolakan.
Sejauh ini, untuk mengatasi masalah kekurangan tisu yang disumbangkan, para saintis telah mencipta sel induk daripada sel yang matang dan berkembang sepenuhnya yang mereka kumpulkan dari orang yang sama yang memerlukan transplantasi. Mereka menyebutnya "sel induk pluripoten yang diinduksi" (iPSC).
Dengan iPSC, saintis berharap dapat meminimumkan kemungkinan tubuh menolak sel-sel ini - yang kemudian akan mengkhususkan diri dan melangkah ke peranan baru mereka - kerana sistem imun penerima cenderung "melabel" tisu penderma sebagai patogen yang berpotensi, dan bertindak melawannya.
Namun, walaupun laluan ini dipenuhi dengan banyak rintangan dan, yang mengejutkan, bahkan sel induk yang telah dibuat oleh pakar dari sel seseorang sendiri selalu menghadapi penolakan.
Lebih-lebih lagi, proses iPSC sukar dilakukan, dan masih sukar untuk menghasilkan percubaan yang berjaya.
"Ada banyak masalah dengan teknologi iPSC, tetapi rintangan terbesar adalah kawalan kualiti dan kebolehulangan. Kami tidak tahu apa yang membuat beberapa sel boleh diprogram ulang, tetapi kebanyakan saintis bersetuju bahawa ia belum dapat dilakukan dengan pasti, "kata Dr. Tobias Deuse, pengarang utama pada kertas kajian baru yang muncul dalam jurnal. Bioteknologi Alam.
"Sebilangan besar pendekatan untuk terapi iPSC individual telah ditinggalkan kerana ini," Dr. Deuse menunjukkan.
Sekarang, untuk pertama kalinya, para saintis UC San Francisco percaya mereka mungkin telah menemui jalan penyelesaian dengan mengambil pendekatan yang berbeza yang menghasilkan sel stem "universal" baru yang beraneka ragam. Ini bermakna mereka dapat membezakan ke dalam sel khusus yang diberikan - dan mereka tidak akan mencetuskan tindak balas imun dari badan penerima.
Kejuruteraan sel induk yang sempurna
"Para saintis sering menyebutkan potensi terapi sel induk pluripoten, yang dapat matang ke dalam tisu orang dewasa, tetapi sistem kekebalan tubuh telah menjadi penghambat utama terapi sel stem yang selamat dan berkesan," jelas Dr Deuse.
Lebih-lebih lagi, seperti yang ditulis oleh pengarang kanan Dr. Sonja Schrepfer, walaupun "[w] e dapat memberikan ubat yang menekan aktiviti imun dan membuat penolakan lebih kecil kemungkinannya, […] imunosupresan ini membuat pesakit lebih rentan terhadap jangkitan dan barah."
Untuk mencuba dan mengatasi kekurangan ini, pasukan UC San Francisco menggunakan teknik penyuntingan gen yang mereka panggil CRISPR-Cas9, dan mereka mengubah aktiviti sebanyak tiga gen untuk "melindungi" sel induk baru dari sistem kekebalan tubuh, dan membenarkan badan untuk lebih mudah menerimanya.
Para penyelidik menguji sel induk yang baru diubah dalam model tetikus yang mereka rekayasa untuk mensimulasikan tubuh penerima dengan kecenderungan untuk menolak pemindahan - ciri yang mereka sebut "ketidakcocokan histokompatibilitas" - dan dengan sistem imun yang berfungsi sepenuhnya.
"Ini adalah kali pertama seseorang membuat sel yang direkayasa yang dapat ditransplantasikan secara universal dan dapat bertahan hidup pada penerima imunokompeten tanpa menimbulkan tindak balas imun," kata Dr. Deuse.
Lebih khusus lagi, pasukan ini memulakan proses kejuruteraan sel induknya dengan menghapus dua gen yang mengawal aktiviti sekumpulan protein - kompleks histocompatibility utama (MHC) kelas I dan II - yang menghantar isyarat ke sistem kekebalan tubuh dan dapat mencetuskan kebal tindak balas.
Langkah pertama ini adalah intuitif - sel tanpa gen yang mengekod protein MHC tidak dapat mengeluarkan isyarat bahawa "melabel" mereka sebagai "agen asing" ke sistem kekebalan tubuh.
Walau bagaimanapun, sel seperti itu tidak mendapat "pas percuma". Sebaliknya, mereka menjadi sasaran sejenis sel kekebalan khusus yang dipanggil saintis sel pembunuh semula jadi (NK).
'Produk yang boleh digunakan secara universal'
Ketika para penyelidik mencari cara untuk menyekat sel-sel NK daripada menyerang sel-sel induk, mereka mendapati bahawa protein permukaan sel lain - CD47 - yang biasanya menyimpan sel-sel imun lain, juga dapat menghambat NK.
Makmal dan kerja in vivo mengesahkan bahawa CD47 mempunyai jawapan untuk menghalau sel NK. Didorong oleh kejayaan ini, pasukan penyelidik kemudian memindahkan sel induk baru - dengan dua gen yang diredam dan satu gen yang ditingkatkan - ke dalam tikus yang direkayasa khas yang mempunyai unsur sistem imun manusia untuk mensimulasikan tindak balas imun pada manusia. Transplantasi ini berjaya, dan badan tikus tidak menolak sel baru.
Akhirnya, pasukan melangkah selangkah lebih jauh, membujuk sel induk pluripoten baru untuk dikhususkan sebagai pelbagai jenis sel jantung. Sekali lagi, mereka memindahkan sel yang dihasilkan menjadi tikus dengan sistem imun seperti manusia.
Para penyelidik melaporkan bahawa eksperimen ini juga berjaya, kerana sel jantung baru bertahan untuk waktu yang lama, dan mereka terbentuk menjadi saluran darah sederhana dan tisu otot jantung.
Semua penemuan ini, kata pasukan, menunjukkan bahawa doktor boleh menggunakan sel induk seperti itu ketika merawat orang.
"Teknik kami menyelesaikan masalah penolakan sel induk dan tisu yang berasal dari sel induk, dan merupakan kemajuan besar untuk bidang terapi sel induk," Dr. Deuse menekankan.
"Teknik kami dapat memberi manfaat kepada lebih banyak orang dengan kos pengeluaran yang jauh lebih rendah daripada pendekatan yang dipersonalisasi. Kita hanya perlu membuat sel kita satu kali, dan kita masih tinggal dengan produk yang dapat diterapkan secara universal. "
Tobias Deuse
