השכבה הפנימית ביותר של כלי הדם נוצרת על ידי תאי אנדותל, אשר בתורם ממלאים תפקיד בהתפתחות מחלות של מערכת הלב וכלי הדם. תאי אנדותל אנושיים נדרשים אפוא לחקירה "במבחנה" של הגורמים למחלות אלו. חוקרים מבית החולים האוניברסיטאי בון (UKB) ואוניברסיטת בון הקימו כעת דרך יעילה, חסכונית וניתנת לשחזור ליצירת תאי אנדותל פונקציונליים מתאי גזע פלוריפוטנטיים (hiPSCs) המושרים על ידי אדם לבדיקות בצלחות תרבית תאים. תוצאות המחקר פורסמו כעת בכתב העת "Cardiovascular Research".
תאי אנדותל מרפדים את החלק הפנימי של כלי הדם. הם מבצעים מספר משימות בגוף האדם, כמו ויסות לחץ דם וקרישת דם. הם גם ממלאים תפקיד בהתפתחות מחלות של מערכת הלב וכלי הדם. יש צורך בתאי אנדותל אנושיים כדי לחקור את הבסיס של מחלות אלו "במבחנה", כלומר מחוץ לגוף האדם. "תאי גזע פלוריפוטנטיים המושרים על ידי אדם (hiPSCs) הם גישה מבטיחה לכך. מכיוון שהם עדיין לא מחויבים לסוג רקמה ספציפי, יש להם פוטנציאל להתמיין לסוגי תאים רבים ושונים – כולל תאי אנדותל," אומר הכותב השותף והבכיר פרופ' ברנד ק. פליישמן, מנהל המכון לפיזיולוגיה I ב-UKB וחבר באשכול המצוינות ImmunoSensation2 ואזור המחקר הטרנס-תחומי (TRA) "חיים ובריאות" באוניברסיטת בון.
אסטרטגיות בידול שונות עבור hiPSCs לתאי אנדותל כבר פותחו בעבר. אחת הגישות היעילות ביותר עד כה מבוססת על שימוש בגורמי גדילה שונים בשילוב עם שלב טיהור להעשרת תאי האנדותל שנוצרו בהצלחה. בגישה אחרת, מה שנקרא גורמי שעתוק מופעלים במיוחד כדי לשלוט בהמרה של hiPSCs לתאי אנדותל. לאחרונה, צוות מחקר בינלאומי בראשות ג'ורג' צ'רץ' מבית הספר לרפואה של הרווארד בבוסטון (ארה"ב) ו-Volker Busskamp מ-UKB זיהה את גורם התעתיק "ETS variant transcription factor 2", בקיצור ETV2, כמניע חשוב בתהליך זה. יתר על כן, הצוות פיתח קו hiPSC שבו ניתן להפעיל את גורם השעתוק ETV2 באופן ספציפי על ידי הוספת האנטיביוטיקה דוקסיציקלין. סוג תאי גזע מסוים זה נקרא "PGP1 ETV2 iso2".
נתיב מהיר, חסכוני וניתן לשחזור לתאי אנדותל אנושיים
קבוצת המחקר של ד"ר שרה ריק מהמכון לפיזיולוגיה I, יחד עם Kritika Sharma מהצוות של פרופ' וולקר בוסקאמפ במרפאת עיניים UKB שיפרו את פרוטוקול הבידול לקו PGP1-ETV2-iso2 (פרוטוקול ETV2) והשוו אותו עם אסטרטגיה תוך שימוש בגורמי צמיחה. "הצלחנו להראות שפרוטוקול ETV2 ששיפרנו יעיל וחסכוני יותר מהפרוטוקול עם גורמי צמיחה," אומרת המתכתבת והמחברת הראשונה ד"ר שרה ריק, שגם עורכת מחקר באוניברסיטת בון. הסיבה לכך היא שהיא מספקת תאי אנדותל מהר יותר, דורשת פחות תוספים עבור מצע התרבות ואינה דורשת שלב טיהור נוסף. יתר על כן, התהליך ניתן לשחזור וניתן להעביר אותו בקלות לקווי hiPSC אחרים התאים המתקבלים אינם מזוהמים עם סוגי תאים אחרים והם גם יציבים לאורך תקופות טיפוח ארוכות יותר הם מייצרים חלבונים האופייניים לתאי אנדותל תאי אנדותל על ידי שינוי פרוטוקול ההתמיינות, ניתן גם להשיג תאי אנדותל עם מאפיינים עורקים או ורידים.
למרות שהם דומים לתאי האנדותל המובחנים עם פרוטוקול גורם הגדילה, יש עדויות לכך שלתאים האנדותל של פרוטוקול ETV2 יש דרגת בגרות מעט גבוהה יותר. "לעומת זאת, בהשוואה לתאי אנדותל אנושיים מוריד הטבור, שני סוגי תאי האנדותל שמקורם ב-hiPSC אינם מפותחים במלואם, מה שכנראה נובע מחוסר השפעות חיצוניות כגון היעדר זרימת דם," אומר מחבר שותף פרופ' בוסקאמפ, ראש קבוצת המחקר "מחלות רשתית ניווניות" ב-UKB וחבר ב-Cluster of Excellence ImmunoSensation 2 ואזור המחקר הטרנס-תחומי (TRA) "חיים ובריאות" באוניברסיטת בון.
לעתיד, החוקרים בון מניחים שקו PGP1 ETV2 iso2 ותאי האנדותל שנוצרו ממנו ישמשו למודל ולחקור מחלות של כלי הדם האנושיים שבהם האנדותל מעורב בצלחת תרבית התאים. שאלה מדעית זו נחקרת על ידי ד"ר ריק ופרופ' פליישמן בפרויקט C01 ב-DFG Collaborative Research Center Transregio (TRR) 259 "מחלות אבי העורקים". ניתן להשתמש בתאי האנדותל גם במחקר אורגנואידים לפיתוח אורגנואידים בעלי מערכת כלי דם. "מלבד זאת, אנו מתעניינים גם באילו שיטות טיפוח מגדילות את 'מידת הבשלות' של תאי האנדותל בעקבות התמיינות, כך שהפרופיל שלהם מתאים יותר לזה של תאי אנדותל בוגרים". אומר ד"ר ריק.
