Tervezett immunsejtek gyógyszerfejlesztéshez és biztonsághoz

Egy reakcióedényben Prof. Nico Lachmann folyamatosan specifikus, érett immunsejteket állít elő indukált pluripotens őssejtekből. © Fraunhofer ITEM / Prof. Lachmann különböző méretezhető rendszereket használ a specifikus érett emberi immunsejtek folyamatos előállítására indukált pluripotens őssejtekből. © Fraunhofer ITEM

Az állatkísérletek elkerülése és a terápiák még pontosabb tesztelése érdekében a gyógyszeripar egyre inkább az emberi immunsejtekhez fordul. Ezek elérhetősége eddig korlátozott volt. A Fraunhofer kutatói sikerrel jártak abban, hogy a személyre szabott immunsejtek gyártását a laboratóriumi méretről az ipari gyártásra vitték át.

Akár új rákkezelésekről, akár új gyógyszerek fejlesztéséről és teszteléséről van szó – a modern orvoslásban az emberi immunsejtek és immunsejt-preparátumok egyre fontosabb szerepet töltenek be. Az egészségügyi kutatáshoz való hozzáférés érdekében a gyártás hosszú ideig az emberi donortól való függést jelentett, vagy különböző ráktípusokból származó sejtvonalakat használtak. A probléma: ezek a folyamatok nem voltak standardizálhatók, mivel minden ember és minden ráksejt egyedi. Egy áttörést két őssejtkutató japán és brit kutató fedezett fel: 2006-ban sikerült őket abban, hogy érett bőrszöveti sejteket indukált pluripotens őssejtekké (iPSC) alakítsanak, amelyek később újra különböző sejttípusokká differenciálódhatnak. Ennek elismeréseként Yamanaka és Gurdon 2012-ben megkapták az orvostudomány történetének leggyorsabb Nobel-díját.

Ez az iPSC – és sajátossága, hogy korlátlanul osztható és differenciálódhat – Prof. Nico Lachmann és csapata a Fraunhofer Toxikológia és Kísérleti Orvostudományi Intézete (ITEM) és a Hannoveri Orvostudományi Egyetem (MHH) segítségével hasznosítja. A kutatók kifejlesztettek egy eddig egyedülálló eljárást, amellyel ezekből az iPSC-kből folyamatosan specifikus, érett immunsejteket lehet gyártani – és ezeket skálázható rendszerekben, a kis mérettől az ipari felhasználásig. Ez egy olyan készülékben történik, amely egy nagy hópehelyre emlékeztet. A őssejteket egy oldatba helyezik, és folyamatos mozgásban tartják. Korszerű bioprocesszek segítségével ezután folyamatosan termelik a kívánt immunsejteket. Körülbelül három hónap után az iPSC-ket meg kell újítani, hogy a minőség állandó maradjon.

Immunsejtek nagy mennyiségben

A módszer csúcspontja: 3D-ben, nem pedig eddig a mélyben, egy Petrikémában kialakított 2D-ben történik. Így jelentősen nagyobb mennyiségben lehet előállítani a tervezett immunsejteket. A méret bármikor bővíthető. Lachmann professzor hangsúlyozza: „Három évig kutattunk, hogy mely közeg, mely szög, mely sebesség a legoptimálisabb az iPSC-ből származó immunsejtek standardizált gyártásához, és sok paramétert folyamatosan finomhangoltunk. Ez a módszer nagy előrelépés a gyógyszerek hatásának és biztonságának közvetlen tesztelésében, hiszen így a hatékonyságukat és biztonságosságukat közvetlenül az emberi célstruktúrákon tudjuk vizsgálni, anélkül, hogy állatkísérletekre kellene támaszkodnunk.”

Elsőként a kutatócsoport makrofágokra, azaz falósejtekre specializálódott, amelyek az emberi immunválasz fontos részei, például baktériumok elleni küzdelemben. A következő lépésben Prof. Lachmann és csapata úgynevezett sejthalmaz-alapú Potency-értékelő rendszereket (pl. rákgyógyszerekhez) kíván kialakítani. Ezek a tesztrendszerek mérik a biológiai és biotechnológiai gyógyszerek hatékonyságát, és alapvető szerepet játszanak a hatóanyagok és gyógyszerek minőségellenőrzésében és jóváhagyásában. A makrofágok folyamatos gyártására szolgáló kulcstechnológiájukra alapozva a kutatók új gyártási eljárásokat is fejleszteni kívánnak, amelyek különböző, teljesen standardizált immunsejt-termékek és sejten alapuló immunterápiák előállítására alkalmasak, és így további alkalmazásokat kívánnak feltárni.

Sokoldalú alkalmazási lehetőségek

A tervezett immunsejtek potenciálja óriási: például genetikai módosítással olyan fényt bocsátanak ki, amely megvilágítja, ha gyógyszerekben szennyeződések vannak. Ezek eddig nagyon bonyolult módon voltak kimutathatók. A mesterséges bőrszövetek, amelyeket már ma kozmetikumok tesztelésére használnak, immunsejtekkel gazdagítva még jobban képesek modellezni az emberi szervezet reakcióit. Elképzelhető, hogy a levegő minőségét is ilyen sejtek segítségével lehetne ellenőrizni, hiszen belélegzéskor a makrofágok és más immunsejtek az elsőként reagálnak a levegőben lévő szennyező anyagokra. És nem utolsósorban a terápiás hatás: a jövőben specifikusan testre szabott, mesterségesen előállított immunsejtek akár a beteg szervezetében is gyógyíthatják a betegségeket, például a rákot.

Nem csoda, hogy a gyógyszeripari vállalatok, kozmetikai gyártók és kutatóintézetek már ma is nagy érdeklődést mutatnak a módszer és a tervezett immunsejtek iránt. „Az igény megerősít minket abban, hogy a technológia nagy gyakorlati potenciállal bír. Ezt jelenleg is feltárjuk” – mondja Nico Lachmann örömmel.