Derivação robusta de neurônios de dopamina transplantáveis ​​de células-tronco pluripotentes humanas por entrega de ácido retinóico cronometrado

Nature Communications volume 13, Número do artigo: 3046 (2022) Citar este artigo

5704 acessos

3 Citações

13 Altmétrica

Detalhes das métricas

As terapias com células-tronco para a doença de Parkinson (DP) entraram nos primeiros ensaios clínicos em humanos usando um conjunto de métodos tecnicamente relacionados para produzir neurônios mesencefálicos de dopamina (mDA) a partir de células-tronco pluripotentes humanas (hPSCs). Aqui, descrevemos uma abordagem para derivação de alto rendimento de neurônios mDA que difere principalmente de tecnologias alternativas, utilizando sinalização de ácido retinóico (RA), em vez de sinalização WNT e FGF8, para especificar o destino mesencefálico. Ao contrário da maioria dos sinais de morfogênio, onde a concentração precisa determina o destino da célula, é a duração da exposição ao RA que é o parâmetro-chave para a especificação mesencefálica. Essa abordagem de padronização insensível à concentração fornece robustez e reduz a necessidade de ajustes de protocolo entre as linhas hPSC. Os progenitores especificados para RA se diferenciam prontamente em neurônios mDA funcionais in vitro e enxertam e aliviam com sucesso os déficits motores após o transplante em um modelo de DP em ratos. Nosso estudo fornece uma rota alternativa potencial para terapia celular e modelagem de doenças que, devido à sua robustez, pode ser particularmente conveniente quando o uso de células autólogas ou imunologicamente compatíveis é considerado.

Células-tronco pluripotentes humanas (hPSCs) na forma de células-tronco embrionárias (hESCs) ou células-tronco pluripotentes induzidas (hiPSCs) fornecem uma fonte celular escalável para a produção de subtipos específicos de neurônios que podem ser utilizados para descoberta de medicamentos de alto rendimento, doenças modelagem, ou terapia de substituição celular em doenças neurodegenerativas1,2. Os neurônios dopaminérgicos mesencefálicos (mDA) no mesencéfalo ventral (vMB) são de particular interesse devido à sua degeneração relativamente seletiva na doença de Parkinson (DP), e como experimentos clínicos pioneiros usando tecido do mesencéfalo fetal humano forneceram prova de conceito de que a dopamina enxertada os neurônios podem restaurar a neurotransmissão de dopamina e fornecer alívio de longo prazo em alguns pacientes com DP3.

Os métodos para derivação in vitro de neurônios mDA humanos para uso clínico foram progressivamente aprimorados, e a terapia baseada em células-tronco para DP, após extensa avaliação de segurança e eficácia funcional em modelos animais pré-clínicos, entrou no estágio emocionante de ensaios clínicos usando hESCs alogênicas ou hiPSCs como material de partida2,4,5,6. O uso de células alogênicas permite a produção de grandes lotes de preparações congeladas "comerciais" que podem ser usadas para tratar muitos pacientes com o mesmo produto celular após a validação de segurança e eficácia em modelos animais, mas uma desvantagem é necessária por um ano de imunossupressão para evitar rejeição após o transplante2. Os hiPSCs específicos do paciente são ideais do ponto de vista imunológico, mas adicionam o desafio significativo de estabelecer hiPSCs de grau clínico para cada paciente individual e direcionar efetivamente essas células para adotar um destino de neurônio mDA antes do enxerto. As células específicas do paciente, portanto, provavelmente não se tornarão uma terapia de rotina neste estágio de desenvolvimento, embora um relato de caso recente tenha fornecido prova de conceito de que uma abordagem autóloga para terapia celular é viável7. O uso de linhagens hiPSC correspondentes ao antígeno leucocitário humano (HLA) é uma estratégia alternativa para reduzir a imunossupressão, mas exige um grande número de linhagens hiPSC selecionadas de tipo HLA para cobrir a maioria da população em um país8. Outra abordagem interessante é estabelecer linhas universais de hPSC "one-fits-all" que possam fornecer tolerância imunológica sem necessidade de imunossupressão9, mas não está claro quando e se essas linhas estarão disponíveis e aprovadas para uso clínico. Portanto, se a terapia celular restauradora for comprovadamente segura e eficaz em ensaios clínicos, um desenvolvimento provável é que linhas hiPSC autólogas e compatíveis com HLA sejam exploradas para uso clínico de rotina. Além de um estabelecimento padronizado de linhas hiPSC compatíveis com boas práticas de fabricação (GMP), isso exigirá protocolos robustos de neurônios mDA que mostram baixa variabilidade de linha celular e lote em resposta a agentes de padronização, a fim de minimizar ajustes trabalhosos para linhas celulares individuais.