La coltivazione delle cellule staminali in laboratorio supererà il rigetto immunitario degli organi

Uno studio di scienziati del Southwestern Medical Center dell'Università del Texas (Università del Texas), appena pubblicato da Cell Press sulla rivista Cell Stem Cell, può aiutare a sviluppare strategie terapeutiche più promettenti per il trapianto di cellule staminali ematopoietiche. La coltura preliminare di queste cellule in laboratorio per circa una settimana può consentire di superare uno degli ostacoli più difficili al trapianto di successo: il rigetto immunitario.

Le cellule staminali ematopoietiche (cellule staminali ematopoietiche, HSC) sono cellule che danno origine a tutti i tipi di cellule del sangue. Il trapianto di cellule ematopoietiche viene usato per trattare la leucemia, il linfoma e altri tipi di cancro, nonché le malattie autoimmuni.

Il midollo osseo. Microfotografia leggera di cellule staminali, che danno origine a cellule del sangue. Globuli bianchi - globuli rossi grandi, viola - pallidi, piastrine - piccoli granuli viola. Le cellule del sangue si formano costantemente nel midollo osseo, poiché la durata della vita è molto breve. I globuli rossi, le piastrine e tutti e tre i tipi di globuli bianchi (granulociti, linfociti e monociti) provengono da una cellula ancestrale - la cellula staminale multipotente. (Foto: Astrid e Hanns-Frieder Michler / Science Photo Library, P234 / 0030)

Tuttavia, la mancanza di comprensione dell'interazione tra le cellule staminali ematopoietiche e il sistema immunitario dell'organismo ricevente complica notevolmente la ricerca sulle cellule staminali e lo sviluppo del trapianto pratico. Esiste un rischio significativo che le cellule trapiantate non vengano accettate dall'organismo ospite, cioè le nuove cellule saranno rimosse dal suo sistema immunitario. Tra i principali problemi del trapianto allogenico vi sono un basso livello di attecchimento dei trapianti di donatori e un alto rischio di malattia del trapianto contro l'ospite potenzialmente letale. Il trapianto di HSC allogenico purificato riduce il rischio di quest'ultimo, ma porta a una riduzione dell'attecchimento.

Sebbene gli scienziati conoscano alcune delle ragioni di tali fallimenti, molte domande rimangono senza risposta. "La risoluzione di questi problemi contribuirà alla comprensione dell'immunologia delle cellule staminali ematopoietiche e di altre cellule staminali e dei progressi significativi nel trapianto pratico", ha detto il direttore dello studio, il dott. Cheng Cheng Zhang.

Il Dr. Zhang e i suoi colleghi hanno già dimostrato che cellule staminali emopoietiche umane e del topo (HSC) possono essere coltivate con successo in laboratorio e quindi utilizzate per il trapianto. Allo stesso tempo in molte proteine espresse sulla superficie di tali cellule, ci sono alcuni cambiamenti. Gli scienziati sono interessati a sapere se una tale "esperienza extracorporea" possa modificare le proprietà funzionali dell'HSC e renderle più adatte al trapianto.

I trapiantologi sono particolarmente interessati a trapianti allogenici clinicamente significativi, cioè a trapianti tra individui geneticamente diversi, compresi i fratelli e le coppie di donatori / riceventi non correlate. Gruppo dottor Zhang topi trapiantati come appena selezionati GSK, GSK e coltivate in laboratorio e ha scoperto che le cellule che sono "tenuto" in laboratorio per circa una settimana, molto meno spesso in conflitto con il sistema immunitario del ricevente nel corpo. Le cellule staminali ematopoietiche del topo ex vivo superano con successo la barriera del complesso principale di istocompatibilità e colonizzano il midollo osseo di topi riceventi allogenici. L'uso di una coltura di otto giorni si traduce in un incremento di 40 volte nella capacità di innestare gli allotrapianti.

Ricercatori hanno deciso di studiare il meccanismo alla base di questo effetto in modo più dettagliato, e hanno scoperto che il contributo di questo aumento è realizzato come un aumento del numero di HSC e cultura indotto aumento dell'espressione sulla superficie di CD274 inibitore specifico di cellule del sistema immunitario (B7-H1 o PD-L1).

"Questo lavoro dovrebbe gettare nuova luce sulla comprensione dell'immunologia delle cellule staminali ematopoietiche e di altre cellule staminali e può portare allo sviluppo di nuove strategie per il successo del trapianto allogenico", conclude il Dr. Zhang. "La capacità di replicare le CSE umane donatrici in coltura e trapiantarle a persone geneticamente distanti dai donatori, evitando allo stesso tempo lo sviluppo della reazione" trapianto contro ospite ", sarà la soluzione al problema di fondo in quest'area."

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