干细胞移植时总会遇到免疫排斥?《科学》连发两文,提供解决问题新思路

干细胞移植是个有着无限潜力的领域,不过要完全释放其强大力量,必须克服的一大障碍——来自机体的免疫细胞。

以1型糖尿病为例。患此病者因免疫系统破坏自身胰腺中的胰岛β细胞,而遭遇胰岛素缺乏引起的血糖异常升高。针对1型糖尿病的干细胞移植疗法最近传来捷报。

2024年10月,《细胞》杂志刊登了天津市第一中心医院与北京大学的联合研究团队的研究成果:将患者自身的脂肪细胞重编程为诱导多能干细胞,再把干细胞转化为胰岛β样细胞并移植给病人,病人不久后开始自己产生胰岛素而无需额外注射,迄今维持该状态超过一年。福泰制药也实现了类似的干细胞移植并收获惊人疗效。

但上述疗法都要求患者使用免疫抑制药物以防身体排斥外来细胞,而免疫抑制药物存在副作用风险,可能使患者容易受到危险的感染,也可能对肾脏等器官产生毒性。据称,福泰制药正尝试用基因编辑技术使移植细胞变得“低免疫”,可不被免疫系统识别。

那么,能否改造患者自身的免疫细胞,帮助移植细胞免受攻击呢?

这个理念似乎有路可走。根据《科学》杂志于12月6日发布的新报道,科学家首次设计出能保护移植干细胞不受机体排斥的免疫细胞,并在小鼠身上完成概念验证。如果未来证明这些细胞对人体安全有效,接受移植的患者就可摆脱对免疫抑制药物的需求,1型糖尿病等疾病也有望被攻克。

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1型糖尿病患者体内的杀伤性T细胞会破坏负责产生胰岛素的胰腺β细胞,也已习惯于瞄准这类目标输出伤害。当源自干细胞的β样细胞被移植进来,杀伤性T细胞绝不手下留情。

新研究的作者团队在实验室中设计了一种有保护作用的抑制性T细胞,用以遏制杀伤性T细胞的输出。

论文作者之一、加州大学旧金山分校糖尿病中心副教授奥黛丽·帕伦特(Audrey Parent)介绍道:“我们取了个免疫细胞,改变它内部的机制,使其成为一个保护性细胞而非杀伤性细胞,我们给它取名“保镖”T细胞,然后我们让它靶向移植物。” 

改造得到的“保镖”T细胞关注胰岛β细胞的动向,能识别出研究人员添加到β细胞里的特定蛋白质,即CD19。保镖“抓住”CD19后,就会产生一种可抑制杀伤性T细胞的分子。

保镖制造的另一种蛋白质能吸收一种通常有助于激活杀伤性T细胞的炎症化学物质。帕伦特指出,此类抗炎蛋白还会告诉保镖开展复制,壮大安保队伍。

为测试保镖T细胞在活体动物体内的表现,研究团队把源自干细胞的β细胞植入实验小鼠体内,然后派出杀伤性T细胞攻击移植细胞。当然,他们给其中一组小鼠事先注射了保镖用以保护移植物。

未注射保镖细胞的小鼠不堪杀伤性T细胞攻击,其β细胞迅速覆灭。而在得到抑制性T细胞加持的小鼠体内,移植物至少存活了35天,而且期间小鼠能分泌胰岛素。

帕伦特表示,这项工作中的一大挑战是寻找非常独特的蛋白质靶点用以激活保镖细胞,因为大多数可用靶点广泛分布于身体多个部位的细胞——如果选择此类靶点,保镖细胞在非目标部位被激活的可能性就显著增加。这样的激活会带来问题,例如,若带有靶点的细胞被感染了或是癌变了,由于保镖细胞的抑制作用,感染/癌变细胞就无法清除……而且机体正常细胞不像移植细胞那样,可以通过设计“开关”,灵活选择是否接受保护……

后续工作可能围绕靶点问题展开。该文章的另一位作者、加州大学旧金山分校细胞设计研究所所长温德尔·林(Wendell Lim)表示,他们可以设计一种人造蛋白质靶点,它只在移植的β细胞上被发现,在其他部位不被发现。

在12月6日《科学》杂志刊载的另一项研究中,林教授与同事介绍了可靶向脑肿瘤细胞而不影响健康脑细胞的保镖T细胞,这些细胞还能向患类似多发性硬化症的疾病的小鼠脑细胞输送抗炎化学物质。

展望未来,林教授等人希望尝试利用上述方法对抗由炎症引发的自身免疫性疾病,如类风湿性关节炎、克罗恩病以及其他炎症性肠病,不过这些想法还需要几年时间才能在人体上实践。


资料来源:

Scientists make 1-of-a-kind immune cells to guard transplants from attack