En modifierad version av iPS-metodik, kallas avbruten omprogrammering, möjliggör en mycket kontrollerad, potentiellt säkrare, och mer kostnadseffektiv strategi för att generera progenitorliknande celler från vuxna celler. Som visat 30 november i tidningen Stamcellsrapporter , forskare i Kanada konverterade vuxna mus -luftvägsceller som kallas klubbceller till stora, rena populationer av inducerade progenitor-liknande (iPL) celler, som behöll ett kvarvarande minne av sin föräldracellslinje och därför specifikt genererade mogna Club-celler. Dessutom, dessa celler visade potential som en cellersättningsterapi hos möss med cystisk fibros.

"Ett stort block i den kritiska vägen för regenerativ medicin är bristen på lämpliga celler för att återställa funktionen eller reparera skador, " säger co-senior författare Tom Waddell, en thoraxkirurg vid University of Toronto. "Vårt tillvägagångssätt börjar med att rena den celltyp vi vill ha och sedan manipulera den för att ge dessa celltyper egenskaper hos progenitorceller, som kan växa snabbt men endast producera ett fåtal celltyper. Som sådan, det är mycket mer direkt, snabbare, och partierna av celler är mer renade."

På senare år har inducerade pluripotenta stamceller (iPS) har genererat ett stort intresse som en potentiellt obegränsad källa för olika celltyper för transplantation. Denna metod innebär genetiskt omprogrammering av hudceller som tagits från vuxna donatorer till ett embryonalt stamcellsliknande tillstånd, odla dessa omogna celler till ett stort antal, och sedan omvandla dem till specialiserade celltyper som finns i olika delar av kroppen. En stor fördel med detta tillvägagångssätt är möjligheten att generera patientspecifika iPS-celler för transplantation, därigenom minimerar risken för skadliga immunreaktioner.

Trots betydande framsteg, dessa protokoll förblir begränsade av lågt utbyte och renhet hos de önskade mogna celltyperna, såväl som potentialen hos omogna celler att bilda tumörer. Dessutom, det finns inget standardiserat tillvägagångssätt som gäller för alla celltyper, och utvecklingen av personliga terapier baserade på patient-härledda pluripotenta celler är fortfarande mycket dyr och tidskrävande. "Vi har bedrivit cellterapi för lungsjukdomar i många år, " säger Waddell. "En nyckelfråga är hur man får rätt typ av celler och många av dem. För att undvika avslag, vi måste använda celler från den faktiska patienten."

För att ta itu med dessa problem, Waddell och co-senior studieförfattare Andras Nagy från Mount Sinai Hospital utvecklade en avbruten omprogrammeringsstrategi, som är en modifierad version av iPS-metoden. Forskarna började genetiskt omprogrammera vuxna Club-celler isolerade från möss, övergående uttrycker de fyra iPS-omprogrammeringsfaktorerna, men avbröt processen tidigt, innan de når det pluripotenta tillståndet, för att generera stamfaderliknande celler, som är mer engagerade i en specifik härstamning och visar mer kontrollerad proliferation än pluripotenta celler.

"Omprogrammeringsprocessen hade tidigare betraktats som en allt-eller-ingen-process, " säger Waddell. "Vi blev förvånade till den grad att det kan finjusteras av timingen och doseringen av läkemedlet som används för att aktivera omprogrammeringsfaktorerna. Det är intressant eftersom det ger många möjligheter till kontroll, men det betyder att vi har mycket arbete att göra för att få det rätt. "

Forskarna visade att de resulterande Club-iPL-cellerna kunde ge upphov till inte bara Club-celler, men också till andra luftvägsceller, såsom slemutsöndrande bägare-celler och cilierade epitelceller som producerar CFTR-proteinet, som är muterad hos patienter med cystisk fibros. När Club-iPL-cellerna administrerades till möss med CFTR-brist, cellerna införlivades i vävnad som täcker luftvägarna och delvis återställda nivåer av CFTR i lungorna utan att inducera tumörbildning. Denna teknik kan teoretiskt tillämpas på nästan vilken celltyp som helst som kan isoleras och renas, och isolering av högt renade populationer av vuxna celler från de flesta organ är redan möjlig med befintliga tekniker.

"För att skapa specialiserade celltyper för användning i cellterapi krävs bara att vi sätter in generna (eller använder icke-transgena metoder) och sedan testar läkemedelsdosen och tidpunkten som krävs för varje celltyp och varje patient, så det bör vara relativt skalbart till låg kostnad jämfört med andra metoder som använder varje patients egna celler, " säger Waddell. "Det borde vara väldigt lätt för andra labb att använda ett liknande tillvägagångssätt."

Enligt författarna, tillvägagångssättet skulle kunna användas för en mängd olika metoder för regenerativ medicin, inklusive cellersättningsterapi, sjukdomsmodellering, och läkemedelsscreening för mänskliga sjukdomar. Men det är fortfarande en lång väg kvar innan klinisk översättning. För sin egen del, forskarna planerar att testa detta tillvägagångssätt med andra celltyper, inklusive mänskliga celler. De kommer också att försöka avgöra om det finns säkra sätt att ympa dessa celler i mänskliga lungor. "Studien är ett principbevis, hur detta begrepp i slutändan kan användas hos människor kan vara annorlunda, och det kommer att dröja många år innan detta kommer att försökas på människor, säger Waddell.