幹細胞治療新發展，科學家用 CRISPR 編輯成功讓免疫系統「無視」移植幹細胞 作者 Nana Ho發布日期 2019 年 02月24 日加州大學舊金山分校（UCSF）科學家運用 CRISPR-Cas9 基因編輯系統，打造了第一個免疫系統「不可見」的多能幹細胞，在實驗室研究上成功防止了幹細胞移植後的排斥反應，被認為是生物工程上的一項創舉。能夠演化為任何人體組織的多能幹細胞（pluripotent stem cell）被認為相當具有治療潛力，然而面對免疫系統，任何移植器官、組織、細胞都會被視為外來潛在危險，排斥反應也成為實際應用幹細胞治療面對的阻礙。科學家曾經認為排斥反應能夠透過誘導多能幹細胞（iPSCs）解決，畢竟理論上將 iPS 細胞移植到提供原始細胞的同一患者體內，身體應該會將移植的細胞認為是「自己人」而不發動免疫攻擊，然而實際臨床上應用除了昂貴且費時，由於尚未明瞭的原因，為個人訂製化的 iPS 治療已經被證實是困難的。為了讓幹細胞治療更為可行，UCSF 團隊希望透過打造所有需求患者都可使用的「通用」iPS 細胞來迴避這些挑戰。在這項研究中，研究人員先是使用 CRISPR 刪除 iPS 細胞中與 MHC 蛋白正常運作相關的兩個基因（MHC 蛋白幾乎位於所有細胞表面，免疫系統會使用其顯示的分子訊號來區分外來者），讓 iPS 細胞不會出現這些訊號，並得免疫系統不會將其標註為外來者。而由於缺少 MHC 蛋白的細胞自然會成為 NK細胞的標靶，團隊再把對巨噬及 NK 細胞具有強烈的抑製作用的細胞表面蛋白 CD47加載到病毒中，讓病毒將 CD47 基因額外複製給缺少 MHC 蛋白的實驗鼠和人類 iPS 細胞上，使細胞能免受 NK 細胞的攻擊。在將缺少 MHC 蛋白、具有 CD47基因的實驗鼠幹細胞移植到有正常免疫系統、原先並不匹配的小鼠身上後，研究人員並未觀察到免疫反應，而在將同樣條件的人類 iPS 細胞移植到擬人化小鼠（humanized mice）身上時，排斥反應同樣也沒有出現。團隊隨後也將經過三重工程的 iPS 細胞發展為各種類型的人類心臟細胞，並將其移植到擬人化小鼠體內，最終這些衍生出的心肌細胞不僅實現了長期存活，甚至還開始形成基本的血管和心肌，提高未來幹細胞用於修復衰竭心臟的可能。這是首次有團隊設計出可以普遍移植的細胞，使其能在免疫功能正常的受體內存活而不會引起免疫反應，UCSF 心臟外科主任、研究主要作者 Tobias Deuse 認為，這項研究解決了幹細胞和衍生組織的排斥問題，可以說是幹細胞治療領域的一大進步。由於這些通用幹細胞能比過去為個人訂製化的幹細胞更有效製造，隨著研究持續發展，再生醫學的願景也將更接近現實。研究已於《自然-生物技術》（Nature Biotechnology）期刊上發表。
Autologous induced pluripotent stem cells (iPSCs) constitute an unlimited cell source for patient-specific cell-based organ repair strategies. However, their generation and subsequent differentiation into specific cells or tissues entail cell line-specific manufacturing challenges and form a lengthy process that precludes acute treatment modalities. These shortcomings could be overcome by using prefabricated allogeneic cell or tissue products, but the vigorous immune response against histo-incompatible cells has prevented the successful implementation of this approach. Here we show that both mouse and human iPSCs lose their immunogenicity when major histocompatibility complex (MHC) class I and II genes are inactivated and CD47 is over-expressed. These hypoimmunogenic iPSCs retain their pluripotent stem cell potential and differentiation capacity. Endothelial cells, smooth muscle cells, and cardiomyocytes derived from hypoimmunogenic mouse or human iPSCs reliably evade immune rejection in fully MHC-mismatched allogeneic recipients and survive long-term without the use of immunosuppression. These findings suggest that hypoimmunogenic cell grafts can be engineered for universal transplantation.
Hypoimmunogenic derivatives of induced pluripotent stem cells evade immune rejection in fully immunocompetent allogeneic recipients（Nature Biotechnology）Published: 18 February 2019