Ett säkrare sätt för benmärgstransplantationer

Blodstamcellstransplantation, allmänt känd som benmärgstransplantation, är en kraftfull teknik som potentiellt kan ge en livslång botemedel mot olika sjukdomar. Men förfarandet är så giftigt att det för närvarande används för att behandla endast de mest kritiska fallen.

Nu har forskare vid Stanford University School of Medicine kommit på ett sätt att genomföra terapin som, hos möss, sänker sin toxicitet dramatiskt. Om metoden så småningom visar sig vara säker och effektiv för människor kan den potentiellt användas för att bota autoimmuna sjukdomar som lupus, juvenil diabetes och multipel skleros. fixa medfödda metaboliska störningar som "bubbel pojke" sjukdom; och behandla många fler typer av cancer, samt göra organtransplantationer säkrare och mer framgångsrika.

"Det finns nästan ingen kategori av sjukdom eller organtransplantation som inte påverkas av denna forskning", säger Irving Weissman, MD, en medförfattare till forskningen och professorn i patologi och utvecklingsbiologi i Stanford. Ett papper som beskriver tekniken publicerades 10 augusti i Science Translational Medicine.

Pappersens författare är Judith Shizuru, MD, Ph.D., professor i medicin. De ledande författarna är forskningsassistent Akanksha Chhabra, Ph.D. tidigare doktorand Aaron Ring, MD, Ph.D., som nu är på fakulteten vid Yale; och Kipp Weiskopf, MD, Ph.D., en tidigare doktorand som nu är bosatt hos Brigham och Women's Hospital.

Skadlig behandling

För att framgångsrikt transplantera blodstamceller måste en patients egen population av blodstamceller dödas. För närvarande görs detta med hjälp av kemoterapi eller strålbehandling, behandlingar som är giftiga nog att skada ett flertal organ och till och med resultera i döden.

"Kemoterapi och strålning som används för transplantationsskador DNA och kan orsaka både omedelbara problem och långvarig skada på många vävnader i kroppen", sa Shizuru. "Bland de många kända toxiska biverkningarna kan dessa behandlingar orsaka skador på levern, reproduktionsorganen och hjärnan, som potentiellt orsakar anfall och försämrar neurologisk utveckling och tillväxt hos barn." Av dessa skäl används blodstamcellstransplantation endast när riskerna av allvarlig sjukdom uppväger komplikationerna från transplantationen.

För att undvika dessa hemska biverkningar består Stanford-forskarna av en symfoni av biologiska instrument som klarar vägen för blodstamcellstransplantation utan att använda kemoterapi eller strålbehandling.

Användning av antikroppar

Forskarna började med en antikropp mot ett cellytprotein som heter c-kit, vilket är en primär markör för blodstamceller. Bifoga antikroppen mot c-kit resulterade i utarmning av blodstamceller i immundeficenta möss. "Denna antikropp skulle emellertid inte vara effektiv hos immunkompetenta mottagare, som representerar en majoritet av potentiella benmärgstransplantatmottagare", sade Chhabra. Forskarna försökte förbättra effektiviteten genom att kombinera den med antikroppar eller med biologiska medel som blockerar ett annat cellytprotein som heter CD47. Blockering av CD47-frigjorda makrofager för att "äta" målceller täckta med c-kit-antikropp, sade Chhabra.

Med CD47-markören blockerad och antikroppen kopplad till c-kit-proteiner, utarmade immunsystemet effektivt djurs blodbildande stamceller, vilket rensade vägen för transplanterade blodstamceller från en givare för att ta upp sig i benmärgen och generera ett helt nytt blod och immunsystem.

Genom att jämföra blodstamcelltransplantationer för att plantera ett nytt fält av grödor noterade Shizuru att forskarna inte bara hittade ett säkrare sätt att rensa fältet för plantering, men "vi använde också säkrare tekniker för att fröa de nya blodgenererande cellerna." För närvarande, benmärgstransplantationer involverar en blandning av celler som innefattar blodstamceller såväl som olika immunceller från givaren, vilket kan attackera transplantatmottagarens vävnad. Denna immunattack resulterar i det som kallas graft-versus-host sjukdom, vilket kan skada vävnader och till och med döda patienter.

Med utgångspunkt från kunskap från tidigare forskning renade gruppen donatorvävnaden så att den endast innehöll blodstamceller och inte de andra immuncellerna som orsakar graft-versus-host-sjukdomen.

Framgången av dessa tekniker hos möss ökar förhoppningar om att liknande tekniker kommer att lyckas hos humana patienter. "Om det fungerar hos människor som det gjorde hos möss, skulle vi förvänta oss att risken för död från blodstamcellstransplantation skulle minska från 20 procent till effektivt noll," sa Shizuru.

"Ny era i sjukdomsbehandling"

"Om och när detta uppnås kommer det att bli en helt ny era i sjukdomsbehandling och regenerativ medicin", säger Weissman, som är chef för Stanford-institutet för stamcellsbiologi och regenerativ medicin samt Ludwig Center-direktören för cancer stamcellsforskning och medicin.

När en patients blod och immunsystem säkert kan bytas ut kan eventuell sjukdom som orsakas av patientens eget blod och immunceller potentiellt botas genom en engångsapplikation av blodstamcellstransplantation, sa de. Tryggt att ersätta patientens blod och immunceller kommer att bli av med cellerna som angriper sina egna vävnader och producerar sjukdomar som reumatoid artrit och typ 1-diabetes.

En metod för att säkert göra blodstamcelltransplantationer skulle också kunna göra organtransplantation säkrare och enklare, sa forskarna. För närvarande bor människor som får organtransplantation att stanna kvar på droger som håller immunsystemet från att attackera det transplanterade organet.

"Även om du är på immunosuppressiva ämnen minskar de flesta organtransplantationerna funktion eller misslyckas över tiden, och de immunsuppressiva läkemedlen gör själva patienten mer mottaglig för livshotande infektioner eller nybildande cancerformer, säger Weissman.

Men om blod och immunstamceller från organdonatorn kan transplanteras samtidigt som orgelet, kommer det nya immunsystemet att känna igen det donerade organet och inte attackera det, sa forskarna. "De transplanterade cellerna, det donerade organet och patientens egna vävnader lär alla att samexistera," sade Shizuru. "Stamcellerna från donatorns blod utbildar patientens immunförsvar, och det transplanterade organet får inte sparkas ut."

Blod- och immunstamcellstransplantationer kan också vara avgörande för att den nya eran av regenerativ medicin ska bli framgångsrik. Om stamceller för organ eller vävnader som hjärta eller lever odlas för generell transplantation - det vill säga inte särskilt utformad för en patient - kommer patienten att kräva immunförsvar genom blodstamcellstransplantation så att stamcellerna inte avvisas som främmande kroppar, forskarna sa.

Källa: Stanford University

https://www.biosciencetechnology.com/news/2016/08/safer-way-bone-marrow-transplants?cmpid=horizontalcontent