מדענים במרכז לחקר הפרימטים הלאומי של ויסקונסין (WNPRC) והמכון למחקר מורגרידג 'באוניברסיטת ויסקונסין – מדיסון היו בחזית המחקר של תאי STEM וביולוגיה רגנרטיבית מאז שג'יימס תומסון בידד את תא הגזע העובר האנושי הראשון בשנת 1998.
מעבדת תומסון המשיכה לחלוצה טכניקות חדשות לקידום התחום, כולל שיטות ליצירת תאי עורקים פונקציונליים הנגזרים מתאי גזע פלוריפוטנטיים אנושיים – פתיחת הדלת לפתרונות ביו -הנדסה למאבק במחלות לב וכלי דם.
במחקר חדש שפורסם ב דיווחי תאים רפואייםהם בנו על עבודה זו ליצירת שתל אוניברסלי וקוטר קטן, כלי דם באמצעות תאי אנדותל עורקים הנגזרים מתאי גזע (AECs) שיכולים לקדם את שדה ניתוחי מעקף כלי הדם.
אף על פי שתשתלי כלי הדם הסינתטיים שימשו בהצלחה במרפאות לתיקון כלי שיט גדולים, מקורות לכלי שיט בקוטר קטן, הנפוצים ביותר לניתוח העוקף הכלילי, מוגבלים. עבודה זו מהווה צעד חשוב בקידום טכנולוגיות תאי גזע לתשתות כלי דם ביו -הנדסה לתיקון כלי לב ולתרגום הקליני שלהם. "
איגור סלוקווין, מחבר משותף בכיר, פרופסור UW-Madison לפתולוגיה ורפואה מעבדה ב- WNPRC
נכון לעכשיו, האפשרות היחידה שאושרו קלינית עבור שתל עוקף כלי דם בקוטר קטן כוללת נטילת כלי דם מחלק אחר בגופו של המטופל. עם זאת, שיטה זו היא פולשנית ומוגבלת על ידיה ניתן להשתמש בכלי שיט. השתל עשוי להיות גם באיכות ירודה אם למטופל יש קומורבידיות. כלי דם שנלקחו מתורם אחר הם אלטרנטיבה אך מוגבלים על ידי תגובות חיסוניות המובילות לדחיית שתל.
ניסויים קליניים קודמים הנדסו שתלי כלי דם סינטטיים ורידים לשימוש במעקף כלי דם היקפי על ידי קציר תאי אנדותל ורידי ספציפיים לחולים עם הצלחה.
"טיפולי תאים ספציפיים למטופלים יכולים להיות אוסרים עלות וגוזלים זמן. רצינו לפתח שתל עורקי" מחוץ למדף "בקוטר קטן, שניתן להשתמש בו בקלות במסגרות קליניות", אומר מחבר המשותף הבכיר ג'ון מאופורט, מדען עמית לשעבר במעבדת תומסון במכון מורגרידג '.
במחקר זה, מדענים השתמשו בשתל קטן העשוי מ- EPTFE, חומר נקבובי העשוי מאותו חומר כמו טפלון. ברגע שהם יצרו AECs איכותיים הנגזרים על תאי גזע, הם קבעו שיטות כדי ליישר אותן על שתלי ה- EPTFE.
"היתרונות של שימוש בתאי גזע פלוריפוטנטיים הם היכולת להתחדש בעצמם, לספק מקור תאים בלתי מוגבל ולהבדיל לכל סוג תאים אנושי", אומר מאפור.
עם זאת, החוקרים התמודדו עם אתגר – EPTFE הוא הידרופובי ודוחה מים, ולכן הם היו צריכים למצוא דרך לשנות את פני השתלים כדי שהתאים יוכלו לחבר.
"קיבלנו השראה מחלבוני דבק שנעשו במולים, ובמיוחד דופמין, מרכיב כימי בחלבונים אלה", אומר הסופר הראשון ג'ו ג'אנג, אחד המחברים המתאימים של המחקר ומדען חבר לשעבר במעבדת תומסון שפיתחו נוהל זה.
הם השתמשו בציפוי שכבה כפולה עם דופמין וויטרונקטין, חלבון הדבקה של תאים נוסף, כדי לחבר את ה- AECS למשטח הפנימי של שתלי ה- EPTFE. הם בדקו אותם כנגד זרימה פיזיולוגית שנוצרה על ידי משאבה והדגימו שהתאים הביולוגיים נותרו אחידים ויציבים.
בשלב הבא הם השתילו את השתלים לעורקי הירך של מקאקי הרזוס, מודל פרימטים נפוץ שאינו אנושי המשמש לדמיון שלהם לביולוגיה אנושית. ההצלחה של כל השתלה תלויה בתאים המבטאים את קומפלקס ההיסטוק תאימות העיקרי (הן MHC Class I והן בכיתה II) – קבוצת חלבונים המעורבים בתגובה החיסונית לדחיית גוף זר.
באמצעות מודל זה, המחברים ניסו עם קומפוזיציות שתל שונות – שתלי EPTFE עירומים, שתלים מרופדים ב- AEC המבטאים MHC (סוג בר) או שתלים מרופדים ב- AECs חסרי MHC (נוק -אאוט כפול) – כדי להעריך דחייה חיסונית.
השתלים נבדקו דו שבועי על ידי הדמיית אולטרסאונד כדי לחפש סימני כישלון, במיוחד היצרות, עיבוי דופן התא או פקקת, קריש דם בשתל. להפתעת החוקרים, 50% משתלי הנוקאאוט הכפולים של MHC נכשלו.
"מכיוון שנוק-אאוט של ה- MHC Class I ו- II מקטין את תגובת תאי ה- T, אנו משערים כי תאי רוצח טבעיים יכולים למלא תפקיד בתיווך דחיית חיסונית של שתלים אלה", אומר ג'אנג.
לעומת זאת, שתלי ה- MHC WildType, שמרו על פונקציה נורמלית במשך 6 חודשים, מוצלחים יותר מהשתלים האחרים. המחברים צפו גם כי האנדותל השתל הוחזר מחדש עם התאים המארחים, ותורם להצלחה לטווח הארוך. ממצאיהם מראים כי שתלים ביולוגיים אלה יכולים לקדם את תחום ניתוחי מעקף כלי הדם ואפשרויות פתוחות לניסויים קליניים בבני אדם.
"זהו פרויקט מרגש ושיתופי פעולה עם פוטנציאל להיות ספסל אמיתי לקידום ליד המיטה", אומר סמואל פוור, יו"ר המחלקה לכירורגיה פלסטית ב- UW-Madison ו- Comauthor במחקר.
הוא מוסיף: "שתלים מבוססי תאי גזע, מחוץ למדף, יש פוטנציאל להרחיב אינדיקציות כירורגיות, להגביל תחלואה של ניתוחים ולתת אפשרויות לניתוח שלא קיימים כיום, ומשפיע על תת-מומחיות כמו ניתוח פלסטיק וניתוחי שחזור, ניתוחי כלי דם ולב."
