To przedsięwzięcie jest wyczynem inżynierii biologicznej, która w badaniach laboratoryjnych uniemożliwiła odrzucenie przeszczepów komórek macierzystych. Te "uniwersalne" komórki macierzyste można wytwarzać wydajniej niż komórki macierzyste dostosowane do potrzeb każdego pacjenta. Zindywidualizowane podejście, które zdominowało wcześniejsze wysiłki, przesuwa obietnicę medycyny regeneracyjnej o krok bliżej rzeczywistości.

W dziedzinie przeszczepów komórek macierzystych naukowcy sądzili kiedyś, że problem odrzucenia został rozwiązany przez indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (iPSC), które są tworzone z całkowicie dojrzałych komórek podobnych do skóry lub tłuszczu i są przeprogramowywane w sposób, który pozwala im rozwijać się z niezliczonych komórek.

– Jest wiele problemów związanych z technologią iPSC, ale największą przeszkodą jest kontrola jakości i odtwarzalność – powiedział Tobias Deuse. Deuse i Schrepfer zastanawiali się, czy możliwe jest ominięcie tych wyzwań poprzez stworzenie "uniwersalnych" iPSC, które mogłyby być stosowane u każdego pacjenta, który by ich potrzebował. W swoim artykule opisują, w jaki sposób po zmianie aktywności tylko trzech genów iPSC były w stanie uniknąć odrzucenia po transplantacji do niezgodnych w zgodności tkankowej biorców z w pełni funkcjonalnymi układami odpornościowymi.

– To pierwszy przypadek, gdy ktokolwiek zaprojektował komórki, które mogą być przeszczepione uniwersalnie i mogą przeżyć w immunokompetentnych biorcach bez wywoływania odpowiedzi immunologicznej – stwierdził Deuse. Naukowcy po raz pierwszy wykorzystali CRISPR do usunięcia dwóch genów, które są niezbędne do prawidłowego funkcjonowania rodziny białek znanych jako główny kompleks zgodności tkankowej (MHC) klasy I i II. Białka MHC znajdują się na powierzchni prawie wszystkich komórek i wysyłają sygnały, które pomagają układowi odpornościowemu odróżnić intruza od swojej komórki. Komórki, które nie mają genów MHC, nie prezentują tych sygnałów, więc nie są rejestrowane jako obce. Jednak komórki, w których brakuje białek MHC, stają się celami komórek odpornościowych znanych jako komórki NK (NK).

Współpracując z profesorem Lewisem Lanierem, współautorem badań, przewodniczącym Wydziału Mikrobiologii i Immunologii UCSF oraz ekspertem w zakresie sygnałów aktywujących i hamujących aktywność komórek NK, zespół Schrepfera odkrył, że CD47, białko powierzchniowe komórki, które działa jako sygnał "nie jedz mnie" przeciwko komórkom immunologicznym, zwanym makrofagami, ma również silne działanie hamujące na komórki NK.

Wierząc, że CD47 może mieć klucz do całkowitego wyłączenia odrzucenia, naukowcy załadowali gen CD47 do wirusa, który dostarczył dodatkowe kopie genu do mysich i ludzkich komórek macierzystych, w których białka MHC zostały znokautowane. CD47 rzeczywiście okazał się brakującym elementem układanki. Kiedy badacze przeszczepili swoje potrójnie zmodyfikowane mysie komórki macierzyste do niedopasowanych myszy z prawidłowym układem odpornościowym, nie zaobserwowali żadnego odrzucenia. Następnie przeszczepili podobnie skonstruowane ludzkie komórki macierzyste do tak zwanych humanizowanych myszy – myszy, których układ odpornościowy zastąpiono składnikami ludzkiego układu odpornościowego, aby naśladować ludzką odporność. Ponownie nie zaobserwowano żadnego odrzucenia.

Dodatkowo naukowcy uzyskali różne typy ludzkich komórek serca z tych potrójnie zmodyfikowanych komórek macierzystych, które ponownie przeszczepiono do myszy humanizowanych. Komórki sercowe pochodzące z komórek macierzystych były zdolne do osiągnięcia długotrwałego przeżycia, a nawet zaczęły tworzyć podstawowe naczynia krwionośne i mięsień sercowy, zwiększając możliwość, że potrójnie zmodyfikowane komórki macierzyste mogą pewnego dnia zostać użyte do naprawy wadliwych serc.

– Nasza technika rozwiązuje problem odrzucania komórek macierzystych i komórek pochodzących z komórek macierzystych i stanowi istotny postęp w dziedzinie terapii komórkami macierzystymi – zakomunikował Deuse.