מדענים חושפים שני תת-סוגים של מחלת קרוהן באמצעות מעיים שגדלו במעבדה, ומציעים תקווה לטיפולים מותאמים אישית

על ידי פיתוח מעיים שגודלו במעבדה, חוקרים זיהו שני תת-סוגים מולקולריים ייחודיים של מחלת קרוהן, ומספקים תובנות קריטיות לגישות טיפוליות מותאמות אישית לטיפול במצב יעיל יותר.

מחקר: ביו-בנק אורגני חי של חולים במחלת קרוהן חושף תת-סוגים מולקולריים לטיפולים מותאמים אישית.

במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת תא דוחות רפואהחוקרים יצרו מעיים קטנים שגדלו במעבדה, הנקראים אורגנואידים, מדגימות רקמה של חולים עם מחלת קרוהן (CD) כדי לאפיין את המאפיינים הפנוטיפיים והגנוטיפיים שלהם.

מחלת קרוהן (CD) היא מחלת עיכול מתמשכת עם תסמינים משתנים בין אנשים שונים. הדלקת מניעה שינויים פתולוגיים ב-CD, שמקורו רב גורמים. כרגע אין דרך מושלמת ללמוד CD לפני בדיקה על בני אדם, ואין תרופה. אתגר משמעותי הוא היעדר מודל פרה-קליני אמין המשכפל את מורכבות המחלה האנושית, והמאמצים לפיתוח מוצלח של תרופות לטיפול ב-CD נכשלו מאחר שגורמים המשפיעים על ההטרוגניות והאבולוציה של CD אינם ברורים.

לגבי המחקר

במחקר הנוכחי, חוקרים פיתחו אורגנואידים (PDO) שמקורם במטופל וניתחו אותם ברמה מולקולרית כדי לזהות מסלולים העומדים בבסיס הפתופיזיולוגיה של מחלת קרוהן ולפתח תרופות טיפוליות אפקטיביות.

המחקר במרכז UC San Diego Inflammatory Bowel Disease (IBD) כלל 34 חולי CD, עשרה אנשים עם קוליטיס כיבית (UC), ותשעה מטופלים בריאים. חולי CD סבלו ממחלה מאומתת קלינית המתאימה לאנדוסקופיה. בקרב חולי CD, טווח הגילאים היה 20 עד 74 שנים; 52% היו גברים, 74% היו קווקזים, 64% סיפקו דגימות מעי גס או איליאוקולוני, ו-23% היו תמימים ביולוגית. באמצעות הסיווג של מונטריאול, הצוות סיווג את ה-CD לתת-סוגים B1 (35%), B2 (39%), B3 (26%) ופריאנלי (10%).

חוקרים השתמשו בתאי גזע בוגרים מחולי CD כדי לפתח אורגנואידים. הם ביצעו ביופסיה של המעי הגס כדי להשיג דגימות רקמה שגדלו לאורגנואידים. אוסף האורגנואידים הזה הוא בנק ביולוגי המשמש כמשאב לחקר המחלה. החוקרים ניתחו מאפיינים קליניים אורגנואידים, פנו אותם באמצעות גישות מולטיומיות, כולל ניתוח תעתיק וגנום, וביצעו התאמת רקמות מודל לעומת CD על ידי אימות חישובי של האורגנואידים מול מערכי נתונים של חולים והערכת תגובה אורגנואידית לתרופות שונות.

הצוות ביצע טכניקות עם תפוקה גבוהה, כולל ניתוח רצף תא בודד ו-RNA של 154,000 וריאנטים גנטיים הקשורים ל-CD או IBD. בניתוח הפנוטיפ, מיקרוסקופ פלואורסצנטי אור וכמותי העריך את המורפולוגיה של התא. אימונופלואורסצנטיות וההתנגדות החשמלית הטרנס-אפיתלית (TEER) במונו-שכבות שמקורן באנטרואיד (EDMs) שנמדדו באמצעות מיקרוסקופיה אלקטרונית העברה (TEM) העריכו את שלמות המחסום. הדמיה קונפוקלית העריכה את היחס בין תאי Paneth:Goblet. ציטומטריית זרימה ומבחני אימונוסורבנט מקושרים לאנזים (ELISA) הצביעו על לחץ גנוטוקסי. ביטוי Bromodeoxyuridine ו- Ki67 הצביעו על התפשטות תאים. מבחני TUNEL העריכו אפופטוזיס. מבחני β-galactosidase (SA-βGal) הקשורים להזדקנות מדדו הזדקנות.

תוצאות

האורגנואידים חיקו את מצבי המחלה בפועל במעיים של חולי CD. הצוות זיהה שני סוגים של CD באורגנואידים: סוג זיהומי חסר חיסון (IDICD) וסוג פיברוסטנוטי המושרה על ידי מתח והזדקנות (S2FCD). IDICD מאופיין בפעילות חיסונית לקויה נגד חיידקים, בעוד ש-S2FCD מפגין סימנים של עקה חמצונית והזדקנות תאית, מה שמוביל לעיבוי והיצרות המעיים.

אורגנואידים מחדירים (P, B3) CD והמחלה הפריאנלית היו שייכים לאשכול IDICD. נמצאה שיפור ויסות מרכזי בגן קולטן אימונוגלובולין פולימרי (PIGR), הידוע כמגביר את הסיכון למחלות מעי דלקתיות. סוג ה-IDICD הראה ליקוי בפינוי מיקרוביאלי, תגובה לא מספקת של ציטוקינים, פגמים בתאי פאנ'ת, ושגשוג ותחלופת תאים גבוהים יותר. תת-הסוג הכיל לעתים קרובות את תחום האוליגומריזציה קושר הנוקלאוטידים המכיל 2 (NOD2) ו-16-like 1 (ATG16L1) אללים הקשורים לאוטופגיה המגבירים את הסיכון ל-CD.

מתח גנוטוקסי, נזק חמצוני ושינויים פרופיברוטיים אפיינו את תת-הסוג S2FCD. סוג זה הראה מוטציות הקשורות בחלבון-אינטרלוקין-18 (YAP1-IL-18) הקשורות לדלקת. אורגנואידים S2FCD הפגינו גם פגמים מבניים חמורים, כגון דפוסי גדילה דיסמורפיים ושיבושים בחיבורי אפיתל, אשר עשויים לתרום לפגיעה בתפקוד המעי.

Pacritinib (PAC), המעכב את יאנוס קינאז (JAK), הפך את ההזדקנות. מטפורמין, תרופה ידועה נגד הזדקנות, שימשה כבקרה בניסויים אלה. PAR5359, אגוניסט PPARα/γ חזק, הפך את הפינוי הלקוי של החיידקים ב-CD-EDMs. הפרוביוטיקה E. coli Nissle 1917 וה-Hylak Forte הפוסט-ביוטי הפכו את הפרעות בתפקוד מחסום האפיתל. בעוד PAC למעשה הפך את ההזדקנות באורגנואידים S2FCD, PAR5359 לא. באופן דומה, PAR5359 שיפר את פינוי החיידקים באורגנואידים של IDICD, אך PAC לא. ממצאים אלה מדגישים את הפוטנציאל לאסטרטגיות טיפוליות מותאמות אישית, שכן טיפולים שונים הוכחו יעילים רק עבור תת-סוגי CD ספציפיים.

המחקר מדגיש את ההטרוגניות המולקולרית והפנוטיפית של תת-סוגי CD שיכולים להסביר את החומרה השונה של תסמיני CD בין אנשים. הממצאים גם מציגים את התועלת של PDOs בחקר תגובות ספציפיות למטופל לטיפולים וזיהוי גנים ותרופות שיכולים לשפר את האבחנה והניהול של CD. זיהוי מסלולים מולקולריים העומדים בבסיס הפתוגנזה של תת-סוג CD ספציפי יכול להקל על פיתוח רפואה מותאמת אישית כדי לספק את הצרכים האישיים ולהפחית את עומס המחלה.