Исследователи Массачусетского технологического института (MIT) разработали способ использования клеток печени человека, полученных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, для проверки потенциальных противомалярийных препаратов и вакцин на их способность лечить стадию малярийной инфекции в печени. Такой подход может предложить новые возможности для персонализированного тестирования противомалярийных препаратов и разработки более эффективных индивидуально адаптированных лекарств для борьбы с болезнью, от которой ежегодно умирает более 500 000 человек во всем мире.
Исследователи представляют свою работу в выпуске от 5 февраля Stem Cell Reports, официального журнала Международного общества исследований стволовых клеток.
"Нашу платформу можно использовать для тестирования лекарств-кандидатов, которые действуют против паразита на ранних стадиях развития печени, прежде чем он вызовет болезнь в крови и распространится обратно на комаров-переносчиков," говорит старший автор исследования Сангита Бхатия, доктор медицинских наук, директор лаборатории многомасштабных регенеративных технологий Массачусетского технологического института и биомедицинский инженер в Бригаме и женской больнице. "Это особенно важно, учитывая рост числа устойчивых к лекарствам штаммов малярии в полевых условиях."
Малярия вызывается паразитами, которые передаются от человека к человеку через укусы инфицированных комаров. У людей паразиты растут и размножаются сначала в клетках печени, а затем в красных кровяных тельцах, где они вызывают физические симптомы болезни. Одна из основных проблем искоренения малярии заключается в том, что паразиты могут сохраняться в печени и вызывать рецидивы, вторгаясь в кровоток через несколько недель или даже лет. Лекарства или вакцины, нацеленные на стадию печени, могут блокировать начальный раунд заражения крови или, возможно, даже искоренить скопление спящих паразитов и предотвратить рецидив.
Однако существующие методы моделирования малярии на стадии печени в чашке ограничены небольшим доступным пулом клеток печени от людей-доноров и отсутствием генетического разнообразия этих донорских клеток. Эти проблемы затруднили не только определение того, как генетика влияет на реакцию на противомалярийные препараты, но и создание метода изучения разработки индивидуальных лекарств для отдельных пациентов.
Чтобы преодолеть эти препятствия, Бхатия и ее команда перепрограммировали клетки кожи человека в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК) – эмбрионоподобные стволовые клетки, способные превращаться в другие специфические типы клеток, необходимые для изучения конкретного заболевания. ИПСК являются потенциально возобновляемым источником клеток печени, которые сохраняют генетический состав донора и могут быть получены от любого донора-человека. Эти особенности позволяют представить широкий спектр человеческой популяции при проверке лекарств и дают возможность тестировать индивидуальные реакции на противомалярийные препараты, а также генетические факторы, определяющие восприимчивость к инфекции.
Исследователи заразили клетки печени, полученные из ИПСК, различными паразитами малярии, чтобы смоделировать малярию на стадии печени в лаборатории. Эти клетки были чувствительны к противомалярийному препарату атоваквон; химическое созревание через воздействие малых молекул также сделало клетки чувствительными к другому противомалярийному препарату, называемому примахином, что демонстрирует ценность этого подхода для тестирования новых противомалярийных препаратов.
"Двигаясь вперед, мы надеемся адаптировать полученные ИПСК клетки печени к масштабируемым высокопроизводительным форматам культивирования для поддержки быстрых и эффективных проверок противомалярийных препаратов," говорит ведущий автор исследования Шенгён Нг, научный сотрудник лаборатории Бхатии. "Использование клеток печени, полученных из ИПСК, для моделирования малярии на стадии печени в чашке, открывает двери для изучения влияния генетики хозяина на эффективность противомалярийных препаратов и закладывает основу для их использования в открытии противомалярийных препаратов."