Клетки были развиты в Вашингтонской Университетской Медицинской школе в Сент-Луисе и Больницах Shriners для Детского Сент-Луиса, в сотрудничестве со следователями в Университете Дюка и Cytex Therapeutics Inc., обоих в Дареме, Северная Каролина. Исследователи первоначально работали с клетками кожи, взятыми от хвостов мышей, и преобразовали те клетки в стволовые клетки.
Затем используя генный инструмент редактирования CRISPR в клетках, выращенных в культуре, они удалили ключевой ген при воспалительном процессе и заменили его геном, который выпускает биологический препарат, который борется с воспламенением.Исследование доступно онлайн 27 апреля в журнале Stem Cell Reports.«Наша цель состоит в том, чтобы упаковать перезашитые стволовые клетки как вакцину от артрита, который поставил бы противовоспалительный препарат подагрическому суставу, но только когда это необходимо», сказал Фэршид Гуилэк, доктор философии, ведущий автор газеты и преподаватель ортопедической хирургии в Вашингтонской Университетской Медицинской школе. «Чтобы сделать это, мы должны были создать ‘умную’ клетку».
Много текущих наркотиков раньше лечили артрит – включая Enbrel, Humira и Remicade – нападают на продвигающую воспламенение молекулу, названную альфой фактора некроза опухоли (альфа ФНО). Но проблема с этими наркотиками состоит в том, что им дают систематически, а не предназначают к суставам. В результате они вмешиваются в иммунную систему всюду по телу и могут сделать пациентов восприимчивыми к побочным эффектам, таким как инфекции.«Мы хотим использовать нашу редактирующую ген технологию в качестве способа поставить предназначенную терапию в ответ на локализованное воспаление сустава, в противоположность текущим медикаментозным лечениям, которые могут вмешаться в подстрекательский ответ через все тело», сказал Гуилэк, также преподаватель биологии развития и биоинженерии и соруководителя Вашингтонского Центра Университета Регенеративной Медицины. «Если бы эта стратегия, оказывается, успешна, спроектированные клетки только заблокировали бы воспламенение, когда подстрекательские сигналы выпущены, такой как во время подагрической вспышки в том суставе».
Как часть исследования, Guilak и его коллеги вырастили стволовые клетки мыши в пробирке и затем использовали технологию CRISPR, чтобы заменить критически настроенного посредника воспламенения с ингибитором альфы ФНО.«Эксплуатируя инструменты от синтетической биологии, мы нашли, что могли повторно закодировать программу, что использование стволовых клеток, чтобы организовать их ответ на воспламенение», сказал Джонатан Бранджер, доктор философии, первый автор газеты и постдокторант в клеточной и молекулярной фармакологии в Калифорнийском университете, Сан-Франциско.В течение нескольких дней команда направила измененные стволовые клетки, чтобы превратиться в клетки хряща и произвести ткань хряща.
Дальнейшие эксперименты командой показали, что спроектированный хрящ был защищен от воспламенения.«Мы угнали подстрекательский путь, чтобы создать клетки, которые произвели защитный препарат», сказал Бранджер.
Исследователи также закодировали клетки основы/хряща с генами, которые составили свет клеток, отвечая на воспламенение, таким образом, ученые легко могли определить, когда клетки отвечали. Недавно, команда Гуилэка начала проверять спроектированные стволовые клетки в моделях мыши ревматоидного артрита и других воспалительных заболеваний.
Если работа может копироваться у животных и затем развиваться в клиническую терапию, спроектированные клетки или хрящ, выращенный от стволовых клеток, ответили бы на воспламенение, выпустив биологический препарат – ингибитор альфы ФНО – который защитит синтетические клетки хряща, которые команда Гуилэка создала и естественные клетки хряща в определенных суставах.«Когда эти клетки видят альфу ФНО, они быстро активируют терапию, которая уменьшает воспламенение», объяснил Гуилэк. «Мы полагаем, что эта стратегия также может работать на другие системы, которые зависят от обратной связи. При диабете, например, возможно, что мы могли сделать стволовые клетки, которые ощутят глюкозу и включат инсулин в ответ.
Мы используем плюрипотентные стволовые клетки, таким образом, мы можем превратить их в любой тип клетки, и с CRISPR, мы можем удалить или вставить гены, у которых есть потенциал, чтобы рассматривать много типов беспорядков».Глазом к дальнейшим применениям этого подхода Бранджер добавил, «Способность построить живые ткани из ‘умных’ стволовых клеток, которые точно отвечают на их среду, открывает захватывающие возможности для расследования в регенеративной медицине».