Bőrsejtekből származó májsejtek sikeres transzplantációja
Bőrsejtekből sikerrel állíthatók elő érett májsejtek, amik egér májába ültetve szaporodásnak indulnak, és tartósan működőképesek. A Nature folyóiratban bemutatott új eljárás idővel a májtranszplantáció alternatívája lehet.
Úgy tűnik, sikerült megoldást találni arra a problémára, amely eddig akadályozta a transzplantációra alkalmas, tökéletesen működő és in vivo tartósan proliferációra képes májsejtek laboratóriumi előállítását. A bőrsejtekből kiinduló kutatások eddigi irányát némiképp módosítva amerikai kutatók úgy döntöttek, hogy az újraprogramozás során nem viszik vissza a sejteket a pluripotens állapotig, hanem megállnak egy köztes, multipotens stádiumnál. Az így létrehozott endodermaszerű sejtekből elméletileg számos szerv sejtjei kialakulhatnak.
Mind a visszaprogramozást, mind a májsejtté alakulás irányába történő elmozdulást úgy érték el, hogy a humán fibroblasztok sejtmagjába retrovírusok segítségével meghatározott géneket juttattak be, majd a génexpresszióhoz szükséges hírvivő molekulákat és növekedési faktorokat adtak a sejteket tartalmazó közeghez. Ezek a hírvivő molekulák a szervezetbeli transzkripciós faktorokhoz hasonlóan működnek in vitro körülmények között.
Az eredményes visszaprogramozás bizonyítékául a fibroblaszt-sejtekből létrejött indukált multipotens progenitor sejtek (iMPC, induced multipotent progenitor cell) már 14 nap után expresszálni kezdték az endodermasejtekre specifikus géneket. Megfelelő kémiai vegyületekkel és növekedési faktorokkal sikerült a sejtek kellően gyors ütemű szaporodását biztosítani, így a kutatók egyetlen sejtkolóniából több mint 106 számú sejtet állítottak elő. E lépés azért nagy jelentőségű, mert a humán sejtterápiás felhasználás elengedhetetlen feltétele a transzplantációhoz minimálisan szükséges számú sejt in vitro kitenyésztése.
A sejtgazdag endodermasejt-kolóniák kialakulása után – mintegy 1–4 hónap elteltével – újabb gének bejuttatásával megkezdődhetett a májsejtté alakítás. Ebben a stádiumban fontos szempont volt, hogy a hepatocitákká való differenciálódást a proliferációs képesség beszűkülése nélkül érjék el. A differenciálódás folyamatát génexpressziós vizsgálatokkal követték nyomon, és mérték azon biomarkerek (pl. albumin, alfa-1-antitripszin) koncentrációját, amelyek a különböző érési stádiumokban specifikusan termelődnek a májsejtekben.
A Petri-csészében lévő sejtek alig 3 hét elteltével felvették a májsejtekre jellemző alakot, és a hepatocitákra jellemző működést mutatták, noha ekkor még nem voltak érett májsejtnek tekinthetők. A kutatók azonban alkalmasnak találták e korai stádiumú iMPC-Hep sejteket arra, hogy a májkárosodás egy speciális egérmodelljébe ültetve kiderítsék, képesek-e a sejtek in vivo túlélni, szaporodni és a kiesett májfunkciót pótolni. E célra az I-es típusú humán tirozinémia immundeficiens egérmodelljét választották, ez a betegség ugyanis olyan májkárosodással társul, amely alkalmas „talaj” a megfelelő differenciáltsági fokú májsejtek szaporodásához, de a még éretlen hepatocita-progenitor sejtek túlélését nem biztosítja. Ha tehát a beültetett iMPC-Hep májsejtek szaporodásnak indulnak és az érett májsejtekre jellemző működést mutatnak ebben az egérmodellben, az az in vitro előállított sejtek megfelelő proliferációs és érési készségét igazolja.
A kontrollként szolgáló állatok esetében a májsejt-transzplantációhoz humán, primer, felnőtt fenotípusú hepatocitákat (aHep, human primary adult hepatocytes) használtak. Az aHep sejtekről ismert, hogy in vivo nem képesek nagyfokú proliferációra – lényegében ez szab gátat a kiterjedt szövetregenerációs célú alkalmazásuknak. Ugyanez igaz a jelenleg érvényes protokollok szerint in vitro előállított májsejtekre is, függetlenül attól, hogy humán embronális őssejtekből (ESC) vagy bőrsejtekből – pluripotens őssejtekké történő visszaprogramozással (iPSC) – hozzák létre őket. Az ilyen iPSC/ESC-Hep sejtek esetében sem az érett májsejtekre jellemző tökéletes működést, sem az in vivo proliferációt nem sikerül biztosítani.
Az iMPC-Hep sejtekkel transzplantált állatokban két hónappal a sejtbeültetés után megindult a humán szérum-albumin (HSA) termelődése. A HSA-szint ettől kezdve folyamatosan emelkedett, és 6 hónap elteltével már közel ezerszerese volt a két hónap után mért mennyiségnek (140 ng/ml-ről 104 mg/ml-re nőtt). Ez ugyan elmaradt az aHep sejtekkel transzplantált kontroll egerek szérumában mérhető HSA-szinttől, de nagyságrendekkel meghaladja az iPSC/ESC-Hep sejtek korábbi transzplantációs kísérletei során mért albumintermelést (≤ 2 mg/ml). Az albuminszintézis ilyen mértékű növekedése minden kétséget kizáróan azt jelezte, hogy a beültetett májsejtek szaporodásnak indultak. Ezen túlmenően a transzplantált iMPC-Hep sejtek expresszálni kezdték az érett májsejtek CYP450 enzimrendszerére specifikus géneket, ami egyértelműen jelezte, hogy a beültetett sejtek elérték a teljes érettség stádiumát.
A 9 hónapos követés alatt az iMPC-Hep sejtek proliferációs képessége jóval felülmúlta az aHep sejtekét, ami pedig elengedhetetlen feltétele a májszövet transzplantált sejtek általi repopulációjának. Az iMPC-Hep sejtek szaporodásának üteme a követési idő végére sem csökkent, ami azt jelzi, hogy az indukált multipotens progenitor sejtekből létrejött hepatociták in vivo alkalmasak lehetnek a károsodott májszövet regenerációjára.
Természetesen a klinikai gyakorlati alkalmazáshoz még igen hosszú út vezet, de a kutatók szerint ez az ígéretes kísérletsorozat reményt ad arra, hogy a – talán nem túl távoli – jövőben a részleges májkárosodásban szenvedők vagy a donorszervre hiába váró betegek az autológ sejttranszplantáció lehetőségét kihasználva eredményes kezelésben részesülhessenek.
Az új kutatási irányvonal más szempontból is nagy jelentőségű: azáltal, hogy a kiindulásként szolgáló bőrsejteket nem a pluripotens stádiumig „programozzák vissza”, csökken az újonnan létrehozott sejtek daganatos elfajulásának kockázata. A fenti kísérletsorozatban a kutatók ezt citogenetikai vizsgálatokkal is megerősítették – a pluripotens sejtekre jellemző génexpressziót a sejtátalakítási folyamat egyetlen szakaszában sem mutattak ki. Sőt, megállapították, hogy a humán fibroblasztok multipotens progenitor sejtté visszaalakult formájából létrejött endodermális progenitor sejtek csak egy meghatározott irányba képesek tovább fejlődni, így máj- vagy hasnyálmirigysejtté igen, de például tüdő vagy bélsejtté nem tudnak átalakulni.
