Трансплантация стволовых клеток крови, широко известная как трансплантация костного мозга, является мощным методом, который потенциально может обеспечить пожизненное излечение от целого ряда заболеваний. Но эта процедура настолько токсична, что в настоящее время применяется только в самых тяжелых случаях.

Теперь исследователи из медицинской школы Стэнфордского университета придумали способ проведения терапии, который на мышах значительно снижает ее токсичность. Если этот метод в конечном итоге окажется безопасным и эффективным для людей, его потенциально можно будет использовать для лечения аутоиммунных заболеваний, таких как волчанка, юношеский диабет и рассеянный склероз; устранения врожденных нарушений обмена веществ, таких как болезнь “пузырчатого мальчика”; и лечения многих других видов рака, а также для повышения безопасности и успешности трансплантации органов.

“Практически нет такой категории заболеваний или трансплантации органов, на которые не повлияло бы это исследование”, - сказал Ирвинг Вайсман, доктор медицины, соавтор исследования и профессор патологии и биологии развития в Стэнфорде. Статья, описывающая этот метод, была опубликована 10 августа в журнале Science Translational Medicine.

Старшим автором статьи является Джудит Шизуру, доктор медицинских наук, профессор медицины. Ведущими авторами являются научный сотрудник Аканкша Чхабра, доктор философии; бывший аспирант Аарон Ринг, доктор медицинских наук, который в настоящее время работает на факультете в Йельском университете; и Кипп Вайскопф, доктор медицинских наук, бывший аспирант, который сейчас работает в Бригаме и женской больнице.

Вредное лечение

Для успешной трансплантации стволовых клеток крови необходимо уничтожить собственную популяцию стволовых клеток крови пациента. В настоящее время это делается с помощью химиотерапии или лучевой терапии - методов лечения, которые достаточно токсичны, чтобы повредить различные органы и даже привести к смерти.

“Химиотерапия и облучение, используемые при трансплантации, повреждают ДНК и могут вызвать как немедленные проблемы, так и долгосрочные повреждения многих тканей организма”, - сказал Шизуру. “Среди многих известных токсических побочных эффектов эти методы лечения могут привести к повреждению печени, репродуктивных органов и головного мозга, потенциально вызывая судороги и нарушая неврологическое развитие и рост детей”. По этим причинам трансплантация стволовых клеток крови применяется только в том случае, когда риск серьезного заболевания перевешивает осложнения, связанные с трансплантацией.

Чтобы избежать этих ужасных побочных эффектов, исследователи из Стэнфорда разработали целый ряд биологических инструментов, которые открывают путь для трансплантации стволовых клеток крови без использования химиотерапии или лучевой терапии.

Используя антитела

Ученые начали с создания антител против белка клеточной поверхности под названием c-kit, который является основным маркером стволовых клеток крови. Присоединение антител к c-kit привело к истощению стволовых клеток крови у мышей с иммунодефицитом. “Однако само по себе это антитело не было бы эффективным у иммунокомпетентных реципиентов, которые составляют большинство потенциальных реципиентов трансплантации костного мозга”, - сказал Чхабра. Исследователи стремились повысить эффективность препарата, комбинируя его с антителами или биологическими агентами, которые блокируют другой белок клеточной поверхности, называемый CD47. Блокирование CD47 высвобождает макрофаги, которые “поедают” клетки-мишени, покрытые антителом c-kit, говорит Чхабра.

Блокируя маркер CD47 и связывая антитела с белками c-kit, иммунная система эффективно истощала запасы кроветворных стволовых клеток животных, расчищая путь для трансплантированных стволовых клеток крови от донора, которые могли бы поселиться в костном мозге и сформировать совершенно новую кровь и иммунную систему.

Сравнивая трансплантацию стволовых клеток крови с посадкой новых сельскохозяйственных культур, Шизуру отметил, что исследователи не только нашли более безопасный способ расчистить поле для посадки, но и “мы также использовали более безопасные методы для посева новых кроветворных клеток”. В настоящее время при трансплантации костного мозга используется смесь клеток, включающая стволовые клетки крови, а также различные иммунные клетки донора, которые могут атаковать ткани реципиента трансплантата. Эта иммунная атака приводит к так называемой реакции "трансплантат против хозяина", которая может повреждать ткани и даже убивать пациентов.

Основываясь на знаниях, полученных в ходе предыдущих исследований, команда ученых очистила донорскую ткань таким образом, чтобы она содержала только стволовые клетки крови, а не другие иммунные клетки, которые вызывают реакцию "трансплантат против хозяина".

Успех этих методов на мышах вселяет надежду на то, что аналогичные методы будут успешны и у людей. “Если у людей это сработает так же, как у мышей, мы ожидаем, что риск смерти от трансплантации стволовых клеток крови снизится с 20% до практически нулевого уровня”, - сказал Шизуру.

‘Новая эра в лечении заболеваний’

“Если и когда это будет достигнуто, то наступит совершенно новая эра в лечении заболеваний и регенеративной медицине”, - сказал Вайсман, который является директором Стэнфордского института биологии стволовых клеток и регенеративной медицины, а также директором Людвиговского центра исследований стволовых клеток и медицины рака.

По их словам, после того, как кровь и иммунная система пациента будут безопасно заменены, любое заболевание, вызванное собственной кровью и иммунными клетками пациента, потенциально может быть излечено с помощью одноразовой трансплантации стволовых клеток крови. Безопасная замена крови и иммунных клеток пациента позволит избавиться от клеток, которые атакуют его собственные ткани и вызывают такие заболевания, как ревматоидный артрит и диабет 1 типа.

По словам исследователей, метод безопасной трансплантации стволовых клеток крови также потенциально сделает трансплантацию органов более безопасной и простой. В настоящее время люди, которым делают пересадку органов, должны всю оставшуюся жизнь принимать препараты, которые не дают их иммунной системе атаковать пересаженный орган.

“Даже если вы принимаете иммунодепрессанты, большинство трансплантируемых органов со временем теряют свою функцию или перестают работать, а сами иммунодепрессивные препараты делают пациента более восприимчивым к опасным для жизни инфекциям или новообразованиям рака”, - сказал Вайсман.

Но если кровь и иммунные стволовые клетки от донора могут быть пересажены одновременно с самим органом, новая иммунная система распознает донорский орган и не будет атаковать его, утверждают исследователи. “Пересаженные клетки, донорский орган и собственные ткани пациента учатся сосуществовать”, - говорит Шизуру. “Стволовые клетки донорской крови перевоспитывают иммунную систему пациента, и пересаженный орган не выбрасывается”.

Трансплантация крови и иммунных стволовых клеток также может иметь решающее значение для успеха новой эры регенеративной медицины. По словам исследователей, если стволовые клетки для органов или тканей, таких как сердце или печень, выращиваются для общей трансплантации, то есть не предназначены специально для одного пациента, пациенту потребуется иммунная подготовка с помощью трансплантации стволовых клеток крови, чтобы стволовые клетки не отторгались как инородные тела.

Источник: Стэнфордский университет

https://www.biosciencetechnology.com/news/2016/08/safer-way-bone-marrow-transplants?cmpid=horizontalcontent