سلول های بنیادی پلوریپت: یک دوره جدید برای پیوند پیوند Islet

درمان ایده آل برای بسیاری از بیماران مبتلا به دیابت نوع 1 (T1D) و برخی از با دیابت نوع انسولین 2 بهتر پمپ انسولین یا مانیتورهای گلوکز دقیق نیست - بازسازی ترشح انسولین های سالم و گلوکز است، برای دهه ها، استاندارد طلایی برای دستیابی به این پیوند کامل پانکراس یا تزریق اهدا کننده مشتق شده است، در حالی که در اصل موثر است، این روش های کمبود مزمن و کمبود ایمنی برای بدن های طولانی مدت محدود است.

سلول های بنیادی تقویت شده (iPSCs) به عنوان یک تکنولوژی مخرب برای از بین بردن این موانع ظهور کرده اند، با ارائه یک منبع نامحدود و تجدید پذیر سلول های خاص بیمار یا بی سیم، iPSCs یک مسیر قابل اعتماد به سمت یک درمان مقیاس پذیر "کارشناسی" برای دیابت ارائه می دهد، با این حال ترجمه این پتانسیل به یک درمان بالینی نیاز دارد، ایمنی خاص، و امنیت تولید، و آینده خاص.

اصول سلول های بنیادی Induced Pluripotent

از سلول های موضوعی تا پلیورپات

اولین بار توسط Shinya Yamanaka در سال 2006، iPSCs توسط برنامه ریزی مجدد سلول های سوراتیک بزرگسالان (معمولا فیبروبلاست از بیوپسی پوست یا سلول های مونوهسته ای خون محیطی) به یک سلول های مولد مانند پوست به دست می آید که از طریق بیان اجباری چهار فاکتور رونویسی به دست می آید: Oct4.99، Sox2، Klf4، و ایجاد سلول های اخلاقی (مانند سلول های بنیادی).

اهمیت بالینی این تکنولوژی نمی تواند بیش از حد مشخص شود، زیرا iPSCها دارای pluripotent هستند، آنها می توانند به هر نوع سلول در بدن انسان، از جمله سلول های بتا تولید کننده انسولین که در جزایر پانکراس لانگرهان یافت می شود، تمایز دهند. توانایی تولید سلول های خاص بیمار همچنین درب را برای مدل سازی بیماری شخصی سازی و غربالگری دارو باز می کند و بینش های غیرقابل دسترس برای دیابت فراهم می کند.

درمان Autologous در مقابل Haplobanking

چشم انداز اولیه از iPSC درمانی متمرکز بر ایجاد خطوط سلول سفارشی برای هر بیمار (تحریم مکانیکی) در حالی که این به لحاظ تئوری نیاز به سرکوب ایمنی را از بین می برد، هزینه و پیچیدگی لجستیک مرتبط (که در بیش از 900.000 دلار در هر خط بیمار قرار دارد) باعث می شود آن را به طور اقتصادی برای استفاده گسترده غیر قابل استفاده است.این از آنجا به سمت ایجاد iPS تغییر کرده است.

پیوند Islet: اثبات مفهوم، که توسط محدودیت ها مطرح شده است

پروتکل ادمونتون و موفقیت های آن

پروتکل برجسته ادمونتون که در سال ۲۰۰۰ توسط Shapiro et al. منتشر شد، نشان داد که تزریق داخل پورتی از اسک ها می تواند استقلال انسولین را در بیماران مبتلا به T1D شدید بازگرداند، این پیشرفت ثابت کرد که جایگزینی سلول بتا، با این حال، پروتکل همچنین اثرات عمیق این زمینه را برجسته کرد. اغلب از دو یا چند اهدا کننده برای دستیابی به سلول های آلوده به اندازه کافی، علاوه بر این خطر ابتلا به عفونت های ضد میکروبیووئیدوئیدوئیدی (وموس، تاروتوئیدوزومات توده های آلوده کننده، و تاروتوئیدوزوم، و تالکوئیدوزوم، و تالکوئیدوزوم، و تاووئیدی، که باعث افزایش آلودگی).

اصلاحات متعاقب پروتکل ادمونتون، مانند استفاده از سلول T با Alemtuzumab یا ادغام عوامل ضد التهابی، نتایج کوتاه مدت را بهبود بخشیده است، اما محدودیت های اساسی کمبود و پیوند اهدا کننده همچنان ادامه داشته است.

تنگناهای حیاتی بطری: عرضه و دور بودن

مانع اصلی همچنان عرضه می شود.تعداد اهدا کنندگان عضو متوفی در مقایسه با میلیون ها بیمار مبتلا به دیابت، منککک است، در حالی که پیوند کانلت می تواند به طور موثر کنترل گلیسمیک را بازیابی کند، اثر آن اغلب مطالعات گذرا نشان می دهد که تنها بخشی از بیماران استقلال انسولین را پنج سال پس از انتقال حفظ می کنند.

  • Alloimmunity: [FLT 1] سیستم ایمنی میزبان به سلول های اهدا کننده حمله می کند.
  • اتوایمنی: [FLT 1] پاسخ خود ایمنی موجود در بیماران T1D، جزایر جدید را هدف قرار می دهد.
  • خستگی سلول Beta: [FLT 1] جزایر پیوند شده از نظر متابولیکی تحت فشار قرار می گیرند و ظرفیت بازسازی محدودی دارند.
  • Immunosuppression سمیت: مهار کننده های Calcineurin (tacrolimus) به طور مستقیم سمی به سلول های بتا است.

این محدودیت ها جستجو را برای یک منبع جایگزین از سلول های بتا که می تواند در مقادیر نامحدود تولید شود و برای جلوگیری از تخریب ایمنی مهندسی شده است، هدایت کرده اند.

مهندسی راه حل: نقشه راه تمایز iPSC

تفاوت های کارگردانی شده به Pancreatic Enderm

تولید سلول های بتا عملکردی از iPSCs یک فرایند پیچیده است که توسعه پانکراسی جنینی را بازسازی می کند. پروتکل های توسعه یافته در طول دهه گذشته شامل یک فرآیند چند مرحله ای، 30 تا 40 روزه تمایز است:

  1. Endoderm پایان دهنده: iPSCs با غلظت بالا از Activin A و Wnt3a درمان می شود تا تشکیل و مشخصات اولیه را به پایان نهایی قطعی (SOX17+، FOXA2 +) القا کند.
  2. خط آهن کوکتلی FGF10 و KAAD-cyclopamine پس از مشخصات برایegut ترویج می کنند.
  3. تولید کنندگان: اسید Retinoic، فعالin A، و مهار کننده های اسید (به عنوان مثال، SANT-1) سلول های مستقیم به سمت PDX1 +NKX1 + NKX6.1 + سرنوشت progenitor پانکراس.
  4. Progenitors Endocrine: Inhibition of Notch و علاوه بر EGF، nicotinamide و هورمون تیروئید (T3) مشخصات اندوکارین (Ngn3+) را هدایت می کند.
  5. Maturation Cell: این چالش برانگیزترین مرحله است. بلوغ نهایی اغلب نیاز به تجمع در خوشه های 3D و درمان با مهارکننده های ALK5 (به عنوان مثال، SB431542)، T3، و پیشرفته گلیکاسیون محصولات پایان (AGE) مهار کننده.

نتیجه جمعیت سلول های مثبت انسولین است که نشانگرهای سلول بتای کلیدی را بیان می کنند (مانند C-Cupid و MAFA)، این سلولها در vitro سلول های مشتق شده اغلب به طور چشمگیری پلیارتال (co-expressing glucagon یا somatostatin) و فاقد قوی ترین انسولین ترشح شده (SIS) هستند که به طور چشمگیری از مولکول های غربالگری بومی استفاده می کنند.

دانلود بازی Immune Rejection: The Gene Editing Revolution

شاید هیجان انگیزترین پیشرفت در پیوند از iPSC، همگرایی سلول درمانی با ویرایش ژن مبتنی بر CRISPR باشد، به جای تکیه بر داروهای سرکوب کننده ایمنی، شرکت ها مهندسی "ایمنی" یا " اهدا کننده جهانی" خطوط iPSC شامل:

  • [HLA Engineering]: از بتا-2 میکروگلوبولین (B2M) برای حذف HLA کلاس I بیان، همراه با بیان HLA-E یا HLA-G برای جلوگیری از کشتار سلول های NK.
  • Immune Checkpoint Expression: بیش از بیان CD47 (یک سیگنال "من نمی خورم") برای جلوگیری از ماکروفاژ-مگوستوز یا PD-L1 برای سرکوب فعال سازی سلول T.
  • خودکارسازی های انتحاری قابل انتقال: در تقسیم سیستم iCaspase-9 اجازه می دهد تا برای حذف انتخابی سلول های پیوند خورده اگر مسائل ایمنی، مانند تشکیل تومور، ایجاد شود.

یک مطالعه پیشگام که در طبیعت در سال 2023 منتشر شد نشان داد که CRISPR-edited، اسید آمینه های مشتق شده از iPSC می توانند دیابت را در موش های بی کفایت ایمنی برای بیش از شش ماه بدون سرکوب ایمنی معکوس کنند.این اثبات مفهوم در حال حاضر به کاندید بالینی ترجمه شده است.

عدم توانایی: یک رویکرد موانع فیزیکی

جایگزین ویرایش ژن، ایمنی است.سلول ها در داخل ماکروک های نیمه قابل مصرف یا میکروکپسول ها محصور شده اند که اجازه می دهد گلوکز و انسولین از طریق در حالی که مسدود کردن سلول های ایمنی و آنتی بادی ها عبور کنند، این رویکرد نیاز به سرکوب ایمنی را به طور کامل برطرف می کند.چالش اصلی در اطمینان از بیوکوم کپسول (پیشگیری) و جلوگیری از محدودیت های طولانی مدت اکسیژن و استفاده از عملکرد سلول های اکسیژن و S.

می خواهم سنگ های بالینی و چشم انداز فعلی

Vertex Pharmaceuticals: VX-880 و VX-264

Vertex داروها در حال حاضر پیشگام در ترجمه بالینی از جزایر مشتق شده از سلول های بنیادی است. VX-880 درمان آنها به طور کامل از سلول های سلول های سرطانی مشتق شده از سلول های سلول های بنیادی که از طریق تزریق داخل سلول تحویل داده می شوند، استفاده می کند و نیاز به ایمنی اولیه که در سال 2023 منتشر شده است، نتایج قابل توجه را نشان داد: اولین بیمار نزدیک به گلیسمی طبیعی (آخرین اثبات واقعی در این کار به دست آورد.

بر اساس این، برنامه VX-264 Vertex از خط سلول ایمنی بدن خود که در یک دستگاه اختصاصی قرار دارد استفاده می کند، با هدف از بین بردن نیاز به سرکوب ایمنی.اگر موفق باشد، این می تواند برای این زمینه تغییر کند.

از طریق درمان های ضد بارداری و CRISPR

ViaCyte (که اکنون توسط Vertex به دست آمده است) پیشگام استفاده از سلول های طرفداری از پانکراس (PEC-01) در یک دستگاه ماکرونکاسیون بود، در حالی که آزمایش های اولیه آنها نشان داد که پیوند و تشخیص قابل تشخیص C-eva، سطح تولید انسولین برای استقلال انسولین کافی نیست.در یک مشارکت با درمان های درمانی، شرکت توسعه یافته VC-TX210، یک ژن ایمنی بدن بدون انتظار می رود که به آنها تشخیص نسخه درمانی ایمنی آنها را طراحی کند.

سایر ابتکارات جهانی

گروه های علمی و تجاری در ژاپن (CiRA)، چین و اروپا در حال توسعه پروتکل های جایگزین هستند. بسیاری بر بهبود بلوغ (FLT:0) عملکردی تمرکز می کنند از سلول ها، با استفاده از ترکیبات عامل رشد مختلف، تعریف ماریک، یا استراتژی های مکمل سازی در مدل های حیوانی برای رشد کامل اندام های انسانی بالغ، به عنوان مثال، محققان دانشگاه پنسیلوانیا دارای حساسیت های آشکار از مولکول های ترکیبی از ترکیب کوچک تر از مولکول های بتا هستند.

چالش های مداوم و مسیرهای استراتژیک

مشکل بلوغ

مهم ترین چالش علمی، بلوغ ناقص سلول های بتا مشتق شده از iPSC است. سلول های آزمایشگاهی اغلب در enotype "fetal" هستند، که نشان دهنده پاسخ انسولین فاز اول ضعیف به استراتژی های گلوکز است:

  • کوکتل های موهومی صفحه نمایش با استفاده از MAP2K1، TGFBRI و مهارکننده های CaMKII نشان داده شده است که GSIS را بهبود بخشد in vitro
  • Perfusion Bioreactors: Mimicking جریان فیزیولوژیکی پانکراس نشان داده شده است برای بهبود بلوغ سلول و یکنواختی خوشه ای.
  • در Maturation Vivo: پیوند دادن پروگنت های پانکراس (PDX1+NKX6.1+) و اجازه دادن به آنها برای بالغ شدن در داخل بیمار بیش از دو تا سه ماه یک رویکرد بالینی معتبر است که توسط Vertex استفاده می شود.

بیماری توموری: خطر ترومما

هر نوع iPSC های بی تفاوت باقی مانده در محصول نهایی می تواند teratomas (مزام های بدخیم متشکل از انواع سلولی متعدد) یا، در موارد نادر، تراتوکارکوماهای پیوند بدخیم تشکیل دهد، اگر حاوی یک نوع سلولهای قابل تشخیص باشد، حاوی یک نوع سلولهای تبدیل غیر قابل تشخیص (FACS) با استفاده از آنتی بادی های سطح مانند SS-5 و CD9 می تواند کل دستورالعمل های ایمنی را از بین ببرد (اگر حاوی یک سلولهای قابل تشخیص داده نشده باشد).

بازگشت به استقلال خودکار

حتی اگر رد کردن همه ی این ها از طریق ویرایش ژن حل شود، بیماران T1D یک استخر سلول T خودکار را حفظ می کنند که آنتی ژن های سلول بتا را هدف قرار می دهد.استراتژی هایی که از عود حمله ی خود ایمنی جلوگیری می کنند، بسیار مهم هستند، این شامل درمان های ترکیبی شامل آنتی بادی های ضد CD3 مونوکلیدی (teplizumab) یا مطالعات پیوند با تنظیم کننده های ایمنی خودکار (Proxygtegative) که در اطراف یک ترکیب های غیر سمی اخیر نشان داده شده اند.

مسیر به سوی یک درمان کاربردی

ترکیب تکنولوژی iPSC، پروتکل های تمایز پیشرفته و ویرایش ژن پیوند از یک طاقچه، روش وابسته به اهدا کننده به یک احتمال تولید مقیاس پذیر منتقل شده است. مسیر تحقیق روشن است: ما به سمت تولید یک محصول سلول سلول "off-shelf" حرکت می کنیم که می تواند بدون نیاز به سرکوب ایمنی مزمن پیوند داده شود.

برای 8.4 میلیون نفر در سراسر جهان که به انسولین بیرونی متکی هستند، یک درمان عملکردی به معنای آزادی از بار نظارت مستمر گلوکز، خطر هیپوگلیسمی شدید و عوارض طولانی مدت کنترل گلیسمی ضعیف است، در حالی که چالش های موجود در بلوغ سلولی، ایمنی و هزینه های تولید باقی مانده است، همگرایی این فن آوری ها یک نقشه راه را فراهم می کند که یک دهه پیش وجود نداشته باشد، احتمال دارد که ما فقط یک بیماری بنیادی را تسریع کنیم؛ این است که فقط یک تغییر دهد.