Rekonstrukcja obwodów mózgu dzięki technologii komórek macierzystych
Wraz ze starzeniem się ludności Europy rośnie częstotliwość występowania wyniszczających i nieuleczalnych chorób neurodegeneracyjnych. Choroby te stanowią istotną przyczynę niepełnosprawności w Europie(odnośnik otworzy się w nowym oknie), dotykają 1 na 3 osoby, a obecne metody leczenia w dużej mierze ograniczają się do łagodzenia objawów. Zespół projektu NSC-Reconstruct(odnośnik otworzy się w nowym oknie) miał na celu rozwój medycyny regeneracyjnej, aby umożliwić naprawę uszkodzonej tkanki mózgowej za pomocą wszczepionych komórek nerwowych wytworzonych z komórek macierzystych. „Zastąpienie komórek nerwowych dzięki rozwiązaniom opartym na komórkach macierzystych i ich przeprogramowaniu, stanowi jedną z najbardziej obiecujących opcji leczenia”, wyjaśnia Elena Cattaneo, koordynatorka projektu, profesor farmakologii na Uniwersytecie w Mediolanie(odnośnik otworzy się w nowym oknie) we Włoszech. „Mamy nadzieję, że metody leczenia oparte na regeneracji neuronów dostosowane do potrzeb różnych chorób, takich jak choroba Parkinsona lub pląsawica Huntingtona, mogą pewnego dnia przynieść ulgę milionom pacjentów na całym świecie”.
Przeciwdziałanie odrzuceniu wszczepu przez układ odpornościowy
Zespół projektu połączył szereg innowacyjnych podejść biotechnologicznych, w tym inżynierię komórek macierzystych, projektowanie wektorów wirusowych, chemogenetykę(odnośnik otworzy się w nowym oknie), proteomikę przestrzenną i zaawansowane obrazowanie. Prace rozpoczęły się od opracowania ulepszonych protokołów przekształcania komórek macierzystych w neurony, które ulegają degeneracji w chorobie Parkinsona i pląsawicy Huntingtona. Wśród nich były neurony dopaminergiczne śródmózgowia, średnie neurony kolczaste i podstawowe neurony cholinergiczne przodomózgowia. Aby ocenić, czy komórki zostaną przyjęte przez organizm pacjenta, badacze opracowali linię komórek macierzystych o nazwie H9-Bi-DREADD, którą można było aktywować lub dezaktywować poprzez podanie określonych cząsteczek. Umożliwiło to zespołowi modulowanie aktywności wszczepu po transplantacji. „Rozwiązaliśmy w ten sposób problem odrzucenia wszczepu przez układ odpornościowy - jedno z głównych wyzwań w medycynie regeneracyjnej”, wyjaśnia Cattaneo. „Osiągnęliśmy to poprzez opracowanie genetycznie zmodyfikowanych komórek hipoimmunologicznych w celu poprawy przeżywalności wszczepu”.
Nowoczesna medycyna regeneracyjna
Zespół projektu opracował szereg osiągnięć(odnośnik otworzy się w nowym oknie) naukowych i technologicznych w dziedzinie medycyny regeneracyjnej mózgu. „Jednym z głównych rezultatów było opracowanie nowych narzędzi do kontroli jakości i charakterystyki progenitorów dopaminergicznych pochodzących z komórek macierzystych”, dodaje Cattaneo. Są one niezbędne do opracowania terapii komórkowych dla zaburzeń takich jak choroba Parkinsona. Dwie z tych innowacji zostały już skomercjalizowane jako zestawy obejmujące panele odczynników do identyfikacji progenitorów dopaminergicznych oraz testy kontroli jakości do produkcji progenitorowych komórek dopaminergicznych. Zespół opracował także szereg ważnych innowacji, które są obecnie dalej wykorzystywane w praktyce. Obejmują one platformę mikroskopową do multipleksowej analizy ekspresji białek oraz test zaprojektowany w celu oceny immunogenności przeszczepów pochodzących z komórek macierzystych. Korzyści dla pacjentów obejmują możliwość opracowania nowych terapii, które będą nie tylko łagodzić objawy, ale także przywracać utraconą funkcję neuronów. „Dzięki zastępowaniu uszkodzonych neuronów i rekonstrukcji obwodów nerwowych, rozwiązania te mogą potencjalnie poprawić funkcje motoryczne i poznawcze oraz znacząco poprawić jakość życia pacjentów”, wyjaśnia Cattaneo.
Droga do pierwszych badań klinicznych z udziałem ludzi
Dalsze działania obejmą rozwój najbardziej obiecujących technologii w celu umożliwienia ich zastosowania w warunkach klinicznych. Kolejnym ważnym etapem będzie standaryzacja i skalowanie protokołów produkcji komórek poprzez opracowanie niezawodnych systemów kontroli jakości, aby spełnić wymogi regulacyjne dotyczące produkcji na poziomie klinicznym. „Konieczne są dalsze prace, aby sprostać kluczowym wyzwaniom translacyjnym, poprawić przeżywalność wszczepów, zapewnić funkcjonalną integrację z obwodami nerwowymi gospodarza i zminimalizować odsetek odrzuceń”, zauważa Cattaneo. „Przełomowe rozwiązania obejmujące hipoimmunologiczne linie komórkowe i testy immunogenności opracowane w ramach projektu, odegrają ważną rolę w tym aspekcie. Ostatecznie nasze prace utorują drogę do pierwszych badań klinicznych z udziałem ludzi, w ramach których będzie można ocenić bezpieczeństwo i potencjał leczniczy tych strategii regeneracyjnych”.
