UBC-Forscher knacken Code, um T-Helferzellen aus Stammzellen zu züchten

Zum ersten Mal haben Forscher der University of British Columbia gezeigt, wie man in einer kontrollierten Laborumgebung zuverlässig aus Stammzellen einen wichtigen Typ menschlicher Immunzellen, sogenannte T-Helferzellen, herstellen kann.

Die heute veröffentlichten Ergebnisse in Zellstammzelleeine große Hürde überwinden, die die Entwicklung, Erschwinglichkeit und großtechnische Herstellung von Zelltherapien eingeschränkt hat. Die Entdeckung könnte den Weg für zugänglichere und wirksamere Standardbehandlungen für eine Vielzahl von Erkrankungen wie Krebs, Infektionskrankheiten, Autoimmunerkrankungen und mehr ebnen.

Künstliche Zelltherapien verändern die moderne Medizin. Diese Studie befasst sich mit einer der größten Herausforderungen, diese lebensrettenden Behandlungen für mehr Menschen zugänglich zu machen, und zeigt zum ersten Mal eine zuverlässige und skalierbare Möglichkeit, mehrere Immunzelltypen zu züchten.“

Dr. Peter Zandstra, Co-Senior-Autor, Professor und Direktor der UBC School of Biomedical Engineering

Das Versprechen und die Herausforderung lebender Drogen

In den letzten Jahren haben technische Zelltherapien wie CAR-T-Behandlungen gegen Krebs dramatische und lebensrettende Ergebnisse für Patienten mit ansonsten unbehandelbaren Krankheiten geliefert. Diese Therapien funktionieren, indem sie menschliche Immunzellen so umprogrammieren, dass sie Krankheiten erkennen und bekämpfen, wodurch die Zellen im Wesentlichen in „lebende Medikamente“ umgewandelt werden.

Trotz ihres enormen Versprechens bleiben Zelltherapien teuer, komplex in der Herstellung und für viele Patienten weltweit unzugänglich. Ein Hauptgrund dafür ist, dass die meisten aktuellen Behandlungen aus den eigenen Immunzellen eines Patienten hergestellt werden, was eine wochenlange maßgeschneiderte Herstellung für jeden Patienten erfordert.

„Das langfristige Ziel besteht darin, serienmäßige Zelltherapien zu haben, die frühzeitig und in größerem Maßstab aus einer erneuerbaren Quelle wie Stammzellen hergestellt werden“, sagte Co-Senior-Autorin Dr. Megan Levings, Professorin für Chirurgie und Biomedizintechnik an der UBC. „Dadurch würden Behandlungen deutlich kostengünstiger und wären dann einsatzbereit, wenn Patienten sie benötigen.“

Zelltherapien gegen Krebs funktionieren am besten, wenn zwei Arten von Immunzellen vorhanden sind: Killer-T-Zellen, die infizierte oder Krebszellen direkt angreifen, und Helfer-T-Zellen, die als Leiter des Immunsystems fungieren, Gesundheitsgefahren erkennen, andere Immunzellen aktivieren und die Immunantworten über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten.

Obwohl bei der Verwendung von Stammzellen zur Erzeugung von Killer-T-Zellen im Labor Fortschritte erzielt wurden, ist es den Wissenschaftlern bislang nicht gelungen, zuverlässig Helfer-T-Zellen herzustellen.

„Helfer-T-Zellen sind für eine starke und dauerhafte Immunantwort unerlässlich“, sagte Dr. Levings. „Es ist entscheidend, dass wir beides haben, um die Wirksamkeit und Flexibilität von Standardtherapien zu maximieren.“

Ein großer Schritt in Richtung Stammzelltherapien

In der neuen Studie konnten die UBC-Forscher diese langjährige Herausforderung lösen, indem sie wichtige biologische Signale während der Zellentwicklung anpassten, um genau zu steuern, ob sich Stammzellen entweder zu Helfer- oder Killer-T-Zellen entwickelten.

Das Team entdeckte, dass ein Entwicklungssignal namens Notch eine entscheidende, aber zeitkritische Rolle spielt. Notch wird zwar früh in der Entwicklung von Immunzellen benötigt, doch wenn das Signal zu lange aktiv bleibt, verhindert es die Bildung von T-Helferzellen.

„Durch die genaue Abstimmung, wann und wie stark dieses Signal reduziert wird, konnten wir Stammzellen dazu bringen, entweder Helfer- oder Killer-T-Zellen zu werden“, sagte Co-Erstautor Dr. Ross Jones, ein wissenschaftlicher Mitarbeiter im Zandstra Lab. „Wir konnten dies unter kontrollierten Laborbedingungen tun, die direkt in der realen Bioproduktion anwendbar sind, was ein wesentlicher Schritt auf dem Weg ist, diese Entdeckung in eine praktikable Therapie umzuwandeln.“

Wichtig ist, dass die Forscher zeigten, dass die im Labor gezüchteten T-Helferzellen nicht nur echten Immunzellen ähnelten, sondern sich auch so verhielten. Die Zellen zeigten Marker gesunder reifer Zellen, trugen eine Vielzahl von Immunrezeptoren und konnten sich auf Subtypen spezialisieren, die unterschiedliche Rollen bei der Immunität spielen.

„Diese Zellen sehen aus und verhalten sich wie echte menschliche Helfer-T-Zellen“, sagte Co-Erstautor Kevin Salim, ein UBC-Doktorand im Levings Lab. „Das ist entscheidend für das zukünftige therapeutische Potenzial.“

Die Forscher sagen, dass die Fähigkeit, sowohl Helfer- als auch Killer-T-Zellen zu erzeugen – und das Gleichgewicht zwischen ihnen zu kontrollieren – die Wirksamkeit von Immuntherapien aus Stammzellen in Zukunft erheblich verbessern wird.

„Dies ist ein großer Fortschritt in unserer Fähigkeit, skalierbare und erschwingliche Immunzelltherapien zu entwickeln“, sagte Dr. Zandstra. „Diese Technologie bildet nun die Grundlage für die Prüfung der Rolle von T-Helferzellen bei der Unterstützung der Eliminierung von Krebszellen und der Erzeugung neuer Arten von T-Helferzellen, wie z. B. regulatorischen T-Zellen, für klinische Anwendungen.“

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