Ученые разработали новый метод контроля над иммунной системой

Используя функцию иммунной системы, исследователи открывают двери для трансплантации стволовых клеток для восстановления мозга.

В экспериментах на мышах исследователи из Медицинской школы Университета Джона Хопкинса (Johns Hopkins Medicine) разработали способ успешной трансплантации определенных защитных клеток головного мозга без приема пожизненных препаратов против отторжения. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Brain.

Актуальность проблемы

Приблизительно 1 из каждых 100 000 детей США рождаются с болезнью Пелизея-Мерцбахера. Это расстройство характеризуется тем, что у детей отсутствуют признаки развития, такие как сидение и ходьба, имеются непроизвольные мышечные спазмы и потенциальный частичный паралич рук и ног, вызванный генетической мутацией в генах, которые образуют миелин.

«Поскольку эти генетические заболевания инициируются мутацией, вызывающей дисфункцию в одном типе клеток, они представляют собой хорошую мишень для клеточной терапии, которая включает пересадку здоровых клеток или клеток, спроектированных так, чтобы у этих заболеваний не было условий для перенесения пораженных, поврежденных или отсутствующих клеток», — объясняет автор исследования Петр Вальчак (Piotr Walczak).

Основным препятствием для нашей способности заменить эти дефектные клетки является иммунная система млекопитающих. Иммунная система работает, быстро идентифицируя ткани и усиливая атаку в случае обнаружения чужеродных агентов. Хотя иммунная система необходима при вторжении бактерий или вирусов, она является серьезным препятствием для трансплантированных органов, тканей или клеток, которые также помечены для уничтожения. Традиционные препараты против отторжения, которые в целом и неспецифически влияют на иммунную систему, зачастую работают, чтобы противостоять отторжению тканей, но подвергают пациентов инфекциям и другим побочным эффектам. Пациентам необходимо принимать эти препараты постоянно.

Материалы и методы обследования

Ученые искали способы манипулировать Т-клетками. Исследователи сосредоточились на серии так называемых «костимулирующих сигналов», с которыми Т-клетки должны столкнуться, чтобы начать атаку. Идея состояла в том, чтобы использовать естественные тенденции этих костимулирующих сигналов как средство тренировки иммунной системы, чтобы в конечном итоге принять трансплантированные клетки как свои навсегда. Для этого исследователи использовали 2 антитела, CTLA4-Ig и анти-CD154, которые не дают сигнал Т-клеткам начинать атаку при столкновении с чужеродными частицами путем связывания с поверхностью Т-клеток. Эта комбинация ранее успешно использовалась для блокирования отторжения трансплантатов твердых органов у животных, но еще не была протестирована на трансплантации клеток для восстановления миелина в мозге. В одном из ключевых экспериментов ученые вводили в мышиный мозг защитные глиальные клетки, производящие миелиновую оболочку, которая окружает нейроны. Эти специфические клетки были генетически спроектированы, чтобы светиться для возможности отслеживания за ними. Затем исследователи трансплантировали глиальные клетки 3 типам мышей: мышам, генетически сконструированным так, чтобы не образовывать глиальные клетки, нормальным мышам и мышам, выведенным для неспособности вызвать иммунный ответ. Затем исследователи использовали антитела, чтобы заблокировать иммунный ответ, прекратив лечение через 6 дней.

Каждый день исследователи использовали специализированную камеру, которая могла обнаруживать светящиеся клетки и делать снимки мозга мыши, отыскивая относительное присутствие или отсутствие трансплантированных глиальных клеток. 

Результаты научной работы

Новый метод позволяет избирательно обходить иммунный ответ против чужеродных клеток, позволяя трансплантированным клеткам выживать, процветать и защищать ткани головного мозга в течение длительного времени после прекращения приема препаратов, подавляющих иммунитет. Способность успешно трансплантировать здоровые клетки в мозг без необходимости использования традиционных препаратов против отторжения может способствовать поиску методов лечения, которые помогают детям, рожденным с редким, но разрушительным классом генетических заболеваний, при котором нарушается образование миелина. Клетки, трансплантированные контрольным мышам, которые не получали лечение антителами, сразу же начали отмирать, и светящиеся клетки больше не обнаруживались камерой к 21 дню. Мыши, которые получали лечение антителами, поддерживали значительные уровни трансплантированных глиальных клеток в течение более 203 дней, показывая, что Т-клетки мыши сохранились даже в отсутствие лечения.

Выводы

«Тот факт, что какое-либо свечение оставалось, показал нам, что клетки пережили трансплантацию даже спустя долгое время после прекращения лечения», — объясняет Петр Вальчак. «Мы интерпретируем этот результат как успех в избирательной блокировке Т-клеток иммунной системы от уничтожения трансплантированных клеток».

Результаты исследования подтвердили, что трансплантированные клетки могли процветать и принимать на себя свою нормальную функцию защиты нейронов в мозге.

Авторы другого исследования утверждают, что выяснили, почему иммунная система атакует свой организм.