On the immunogenicity of human embryonic stem cells and their committed derivatives

Full Text

Эмбриональные стволовые клетки и их коммитированные производные [ЭСК/КПЭСК] являются одним из перспективных видов клеточного материала в трансплантационной регенеративной медицине. Методы получения изогенных «пациент-специфических» линий ЭСК принципиально способны решить проблему дефицита донорского материала [яйцеклетки, бластоцисты], тем не менее, сами технологии переноса ядра или слияния нуждаются в значительном усовершенствовании. Аллогенные ЭСК могут быть получены в большом количестве, однако их использование ограничено существованием иммунологического барьера, препятствующего приживлению любых несовместимых клеток и тканей. Несмотря на это, ряд исследователей придерживается точки зрения о некоторой иммунопривилегированности ЭСК/КПЭСК, указывая, что эти клетки не способны индуцировать значительную реакцию отторжения при аллогенной трансплантации. Эти представления основываются на ряде известных фактов:

• имплантировавшаяся в матку бластоциста [несущая ЭСК], несмотря на отсутствие плацентарного барьера не подвергается иммунному отторжению, хотя и экспрессирует несовместимые антигены отца;
• ЭСК/КПЭСК имеют низкий уровень экспрессии молекул МНС I класса, не экспрессируют молекулы МНС II класса и костимулирующие молекулы CD80, CDS6 [1, 2];
• ЭСК/КПЭСК существенно ингибируют пролиферацию Т- лимфоцитов в реакции смешанной культуры лимфоцитов [1].

Экспериментальное подтверждение низкой иммуногенности ЭСК/КПЭСК in vivo имеет важное практическое значение, поскольку открывает реальные перспективы получения неограниченного ресурса эмбриональных и коммитированных клеток для трансплантации. Одним из первых исследований, посвященных данной проблеме, является недавно опубликованная в онлайн-версии журнала Stem Cells работа группы M. Drukker.

В исследовании использовались радиационные химеры «Trimera», являющиеся экспериментальной моделью иммунной системы человека для изучения «реакции хозяин против трансплантата» [рис.] [3, 4]. Введение 1 миллиона ЭСК человека или низкодифференцированных тканевых фрагментов, выделенных из 4-недельных ЭСК-индуцированных тератом, выполнялось подпочечную капсулу мышам-химерам. В качестве контроля осуществлялась трансплантация фрагментов кожи [1-2-мм] человека или 1 миллион клеток лимфомы Беркитта. Полнота приживления оценивалась через 3 недели после трансплантации.

Гистологическое исследование 3-недельных трансплантатов показало, что ЭСК человека дали начало тератомам [10-20 мм], причем темпы роста тератом не отличались от таковых при трансплантации ЭСК человека иммунодефицитным мышам [SCID], Сколько-нибудь заметных признаков инфильтрации и деструкции графтов обнаружено не было. Аналогично, низкодифференцированные тканевые фрагменты из 4-недельных ЭСК-индуцированных тератом давали начало тератомам без признаков замедленного роста и деструкции формирующейся опухоли. Отмечена лишь минимальная инфильтрация лимфоцитами [CD45⁺] диффузного характера. В контрольной группе мышей подкапсульное введение фрагментов кожного лоскута человека или клеток лимфомы Беркитта приводило к массивной инфильтрации Т-лимфоцитами [CD3⁺] и выраженной деструкции графтов.

Таким образом, МНС-несовместимые ЭСК/КПЭСК человека в данных экспериментальных условиях незначительно индуцируют аллоспецифический иммунный ответ у реципиента. Интересным является тот факт, что полученные результаты имеют очевидные противоречия с недавно опубликованными данными исследовательской группы Kofidis et al. [5], в которых показано, что трансплантация МНС-несовместимых ЭСК/КПЭСК в участок инфаркта миокарда приводит к значительной лимфоцитарной инфильтрации и деструкции графта. Конкретные причины имеющихся противоречий в настоящий момент неясны. Тем не менее, можно выделить ряд принципиальных различий экспериментальных подходов, которые способны оказать решающее влияние на результаты проведенных исследований:

• опыты проводились с использованием ЭСК/КПСЭК и экспериментальных моделей разных видов [мышь-мышь [5] и человек-мышь];
• трансплантация ЭСК/КПЭСК в сайт с активным воспалением в исследовании Kofidis. Специфическое для процесса воспаления цитокиновое окружение способно индуцировать экспрессию костимулирующих молекул и молекул МНС II на некоторых присутствующих в тератомах клетках [эндотелии и др.] и/или, возможно, индуцировать дифференцировку ЭСК/КПЭСК в клетки с высокой костимулирующей иммунной активностью [дендритные клетки и др.];
• гибель значительной части трансплантированных ЭСК/КПЭСК в исследовании Kofidis, что сопровождается массивным высвобождением антигенов минорного комплекса гистосовместимости, способных индуцировать выраженное отторжение.

Таким образом, характер иммунной реакции реципиента на вводимые несовместимые ЭСК/КПЭСК может сильно различаться и, по-видимому, во многом зависит от сопутствующих трансплантации условий [путь и место введения, тип и количество клетоки др.], которые требуют тщательного изучения. Исследование Drukker М., безусловно, имеет большое значение, так как впервые была показана низкая степень иммуногенности ЭСК/КПЭСК человека in vivo.

Экспериментальная модель иммунной системы человека для изучения характера «реакции хозяин против трансплантата» на введение тканевых фрагментов или клеток различной степени совместимости - мыши «Тгітега»:

1. - мыши линии CB6F1;
2. - облучение в летальных дозах;
3. - трансплантация клеток костного мозга мышей с тяжелым комбинированным иммунодефицитом [SCID] для восстановления мегакариоцито- и эритропоэза;
4. - трансплантация мононуклеарных клеток периферической крови человека для восстановления лимфо- и миелопоэза [мыши «Тгітега»];
5. - трансплантация тканевых фрагментов или клеток человека различной степени совместимости в целях изучения характера «реакции трансплантат против хозяина»;
6. - выявление сформировавшегося графта в интересуемых временных точках посттрансплантационного периода и его изучение на предмет деструкции и лимфоцитарной инфильтрации

Тем не менее, данная работа является лишь предпосылкой для дальнейших исследований, поскольку многие принципиальные вопросы остаются открытыми. В частности, остается неясным, какие конкретные механизмы обуславливают низкий иммуностимулирующий потенциал ЭСК/КПЭСК, какие сопутствующие условия влияют на выраженность иммунного ответа при трансплантации несовместимых ЭСК/КПЭСК. Кроме того, особый интерес представляет исследование реакции иммунной системы реципиента [отторжение или толерантность] на терминально дифференцированные клеточные типы - производные трансплантированных ЭСК/КПЭСК.

About the authors

V. S. Sergeev

Author for correspondence.
Email: redaktor@celltranspl.ru
Russian Federation

References

Supplementary files

Supplementary Files

Action

1. JATS XML

Download

2. An experimental model of the human immune system to study the nature of the "host-versus-graft reaction" to the introduction of tissue fragments or cells of varying degrees of compatibility - the mouse "Tgitega"

Download (87KB)

Indexing metadata