ASGCT مملو از بحث هایی بوده است که شامل تجزیه و تحلیل گذشته نگر پیشرفت در زمینه ژن و سلول درمانی از طریق گام های نوآورانه و خلاقانه بعدی برای پیشبرد این زمینه است. گفتگوهای روز چهارشنبه در سمپوزیوم ریاست جمهوری نیز از این قاعده مستثنی نبود.
چارلز موری، دکترای آسیب شناسی پزشکی دانشگاه واشنگتن، سال ها کار خود را در یک سخنرانی با عنوان «ویرایش ژن برای تقویت بازسازی قلب مبتنی بر کاردیومیوسیت» به اتاقی پر از شرکت کنندگان مشتاق ارائه کرد. سالن جلسات عمومی فقط اتاق ایستاده بود و حاضران مشتاق گوش دادن به سخنرانان بودند. موری ناامید نشد زیرا او داستان تحقیقاتی خود را به اشتراک گذاشت تا گزینه های تحقیقاتی و درمانی بازسازی قلب را بهتر اطلاع دهد.
“من می خواهم با این شروع کنم که فقط یک نگاه اجمالی از پاتوفیزیولوژی بیماری ایسکمیک قلب به شما بدهم. این باید برای اکثر مخاطبان آشنا باشد، زیرا علت شماره یک مرگ در جهان، علت شماره یک مرگ و میر در ایالات متحده، دلیل شماره یک برای پذیرش از بیمارستان و بیماران بالای 65 سال است. موری
زمانی که فردی دچار آسیب قلبی شود، شانس کمی برای بهبودی وجود دارد، چه رسد به زنده ماندن. برخلاف قلب برخی از گونه‌های دیگر، وقتی قلب انسان آسیب ببیند، به جای سلول‌های عضلانی قلب، بافت اسکار مملو از کلاژن ایجاد می‌شود. این جایگزینی بافت انقباضی قلب با کلاژن سخت و عمدتاً غیر متحرک به طور قابل توجهی عملکرد قلب را کاهش می دهد.
پیوند
بازسازی بافت‌های قلب با اصلاح مسیرهای سیگنالینگ در hPSCs انجام می‌شود تا سلول‌ها را به سلول‌های پیش ساز کاردیومیوسیت اختصاص دهند. این فرآیند تا حدی استاندارد و مقیاس‌بندی شده است که قادر به ساخت مقادیر زیادی سلول در کارخانه‌های تولیدی بیوفرآوری است. سلول های رشد یافته در خمره های بزرگ کروی های چند سلولی هستند که می توانند به قلب های آسیب دیده در اثر سکته قلبی پیوند شوند.
موری با کنایه گفت: «مانند بسیاری از مردم، کار را با شروع بسیار آکادمیک شروع کردیم، نه اینکه کاملاً در کشت بافت سیگار بکشیم یا از طریق پیپت از طریق دهان. اما آیا می دانید چگونه است و ما پیوند را تا جایی پاکسازی کرده ایم که پروتکل های GP را به نفع آن داریم. ما همچنین نیاز به افزایش تولید داشتیم.»
موری و تیمش عملکرد بافت قلب پیوند شده را در ماکاکوها آزمایش کردند. در طول سه ماه، آنها در مقایسه با گروه شاهد، بهبودی در تخلیه خون، تقریباً تا ظرفیت قلب های آسیب دیده، بهبود یافتند.
این داده‌های امیدوارکننده بود، اما این مقادیر به‌طور کامل کل داستان را در بر نمی‌گرفت. در میان گونه های مختلف حیوانی آزمایش شده، تنوع در کیفیت عملکرد قلب وجود داشت. آریتمی و حوادث تاکی کاردی به درجات مختلف گزارش شده است. برخی از حیوانات مانند موش و موش‌ها پاسخ منفی کمتری داشتند، در حالی که پستانداران خوک و غیرانسان پاسخ‌های منفی بیشتری داشتند و برخی خوک‌ها ناگهان دچار ایست قلبی شدند، در حالی که نخستی‌ها با گذشت زمان مبارزه کردند و بهبود یافتند.
موری گفت: “بنابراین در این مرحله، من تصمیم گرفتم: تا زمانی که علت این مشکل را حل نکنیم، شما این را به کلینیک نخواهید برد.” این منجر به توسعه پروژه MEDUSA شد.
پروژه مدوسا
پروژه MEDUSA (اصلاح DNA الکتروفیزیولوژیک برای درک و سرکوب آریتمی ها) برای رسیدگی و اصلاح عوارض جانبی آریتمی ایجاد شد. موری اشاره کرد که “به نظر می رسد ریشه این آریتمی ضربان ساز باشد” و او فرض کرد که سلول های پیوند پیوندی خودکار بودن انقباضی را حفظ می کنند که منجر به آریتمی پیوند با بقیه قلب می شود.
به بیان ساده، هدف پروژه ایجاد سلول هایی بود که فاقد خودکار بودن هستند اما توانایی تحریک پذیری را حفظ می کنند. از نظر لجستیکی، این واقعاً کار ساده ای نیست.
موری با استفاده از استراتژی‌های ویرایش ژن، ژن‌های متعددی را شناسایی کرد که یا حذف شده‌اند (KO) یا بیش از حد بیان شده‌اند (OE) برای رسیدن به هدف ایجاد این سلول‌ها. این تیم با استفاده از آزمایش گام به گام، کسر و فداکاری عمیق، سرانجام سلولی را ایجاد کردند که امیدوار کننده بود. با یک رویکرد چند لایه که شامل توسعه سلول های پیش ساز قلب و پیوند آنها در خوک ها بود، فرآیندی که سال ها طول کشید تا انجام شود. موری اشاره کرد که “این فقط یک داستان ساده و انجام شده برای ویرایش ژن نیست.” پس از آزمایش‌های فراوان و شروع‌های نادرست، رده سلولی پیروزمندانه یک KO سه گانه از کانال‌های تحریکی همراه با یک کانال بازدارنده OE بود که موری عاشقانه آن را «MEDUSA-cells» نامید.
سلول‌های MEDUSA حدود 95 درصد کاهش آریتمی در پیوندها داشتند. با این حال، هنوز برخی از آریتمی ها وجود داشت و نیاز به داروهای ضد رد وجود داشت. با دانش KO/OE، گام بعدی ایجاد iPSCهای اتولوگ برای کاهش احتمال رد شدن بود. موری با استفاده از میمون‌های رزوس که انفارکتوس میوکارد را تجربه کرده بودند، دریافت که پس از 14 هفته، هیچ رد بافتی وجود ندارد، اما بلوغ سلول‌های بنیادی به بالغ و کاردیومیوسیت‌های بالغ نیز وجود دارد. همچنین شواهدی از پاسخ ایمنی پیش التهابی یا غیراختصاصی وجود نداشت.
موری به این نتیجه رسید که اگرچه این کار نویدبخش درمان کاردیومیوپاتی، علت اصلی مرگ و میر در انسان است، اشکالاتی نیز وجود دارد. تحقیقات اولیه سخت، آهسته و پرهزینه بوده است و در این مرحله، درمان‌های فردی از این روش پیروی می‌کنند. وی خاطرنشان کرد: «چالش‌هایی باقی مانده است که پیشرفت خوبی داشته‌ایم». او همچنین توضیح داد که استفاده از iPSC ها باید در انسان ها کارساز باشد، اما هزینه و زمان تعهد به احتمال زیاد برای استفاده گسترده عملی در انسان در حال حاضر بازدارنده است.
موری پس از انتقال به نقش جدید خود در دانشکده پزشکی کک در دانشگاه کالیفرنیای جنوبی به کار خود ادامه خواهد داد.