kmenové buňky | Svět2000

Leukémie má snad konečně protivníka

14. 5. 2026 Iveta Mauci, šéfredaktorka 0 komentářů 4 min read 98 Zobrazení kmenové buňky, leukémie, nádory, rakovina

Nová studie ukazuje, že u pacientů s rakovinou krve pomáhá geneticky modifikovaná transplantace kmenových buněk předcházet vedlejším toxickým účinkům a potenciálně zlepšuje účinnost terapií.

Studie představuje jeden z nejzajímavějších pokusů, jak prolomit hlavní problém léčby agresivních myeloidních leukémií pomocí imunoterapie. Podstatou je ničit rakovinu, aniž by se zároveň zničila zdravá krvetvorba.

Klíčová myšlenka spočívá v tom, že pacient dostane transplantaci krvetvorných kmenových buněk od dárce. Před samotnou transplantací se ještě z těchto buněk pomocí CRISPR (technika genetického inženýrství v molekulární biologii), kterou lze modifikovat genomy živých organismů odstraní protein CD33. Následně pak lze použít imunoterapii cílenou právě na CD33, protože nové zdravé krvinky tento protein už nenesou, zatímco rakovinné buňky ano.

Nová studie ukazuje, že u pacientů s rakovinou krve pomáhá geneticky modifikovaná transplantace kmenových buněk předcházet vedlejším toxickým účinkům a potenciálně zlepšuje účinnost terapií. — Popis: Nová studie vedená týmem z WashU Medicine ukazuje, že u pacientů s rakovinou krve pomáhá geneticky modifikovaná transplantace kmenových buněk předcházet toxickým vedlejším účinkům a potenciálně zlepšuje účinnost terapií.

Proč je to důležité

U nemocí jako je akutní myeloidní leukémie (AML) a myelodysplastický syndrom (MDS) fungují CAR-T terapie mnohem hůře než například u některých lymfomů, nebo akutní lymfoblastické leukémie.

Hlavní problém spočívá v tom, že cílové proteiny na leukemických buňkách jsou zároveň přítomné i na normálních krvetvorných buňkách. Pokud tedy CAR-T buňky zaútočí na CD33, zničí i zdravou kostní dřeň.

Což může vést k těžké aplazii kostní dřeně, infekcím, krvácení, selhání regenerace krve a v závažných případech někdy tato terapie končí i smrti pacienta. Strategie, kterou vědci nazvali „CD33 knockout“, se snaží tento problém obejít.

Co studie ukázala

Do klinické studie fáze 1/2 bylo zařazeno 30 pacientů s vysoce rizikovou AML, nebo MDS. Použité geneticky upravené buňky měly odstraněný CD33. Než byly aplikované pacientovi, byly editované pomocí technologie CRISPR. Výsledný produkt se nazývá tremtelectogene empogeditemcel (trem-cel).

Hlavní výsledky

Transplantované buňky se uchytily u všech pacientů, obnova krvetvorby byla podobná standardním transplantacím, pacienti lépe tolerovali následnou anti-CD33 léčbu, nedocházelo k tak výraznému propadu krevních buněk a výsledná toxicita byla přibližně srovnatelná s běžnou transplantací. To je velmi důležité, protože to naznačuje, že odstranění CD33 nepoškozuje zásadně funkci kmenových buněk a zároveň chrání zdravou krvetvorbu před následnou imunoterapií.

Nejzajímavější část kombinace s CAR-T je obzvlášť významná. Pacienta s extrémně agresivní AML nejprve dostal transplantaci CD33-delečních buněk, po relapsu dostal CAR-T buňky cílené na CD33, dosáhl kompletní remise! a více než rok zůstává bez známek rakoviny.

Je to sice zatím jen jeden pacient, takže nelze dělat definitivní závěry, ale jde o velmi silný důkaz konceptu.

Co to může změnit?

Pokud se výsledky potvrdí ve větších studiích, mohlo by to otevřít cestu k nové generaci kombinovaných terapií geneticky upravené transplantace a následné cílené imunoterapie pomocí buněk CAR-T proti AML, případně i další „off-the-shelf“ buněčné terapie.

To by mohlo výrazně snížit relapsy po transplantaci, které jsou dnes jedním z největších problémů léčby AML.

Limity a rizika

Studie je zatím relativně malá, časná (fáze 1/2), bez dlouhodobého sledování. Navíc 7 pacientů během studie zemřelo, objevily se komplikace související transplantací a navíc je léčba momentálně extrémně drahá.

Otevřené tak zůstávají i otázky dlouhodobé bezpečnosti editace pomocí metody CRISPR, protože je zde riziko možných pozdních mutací a zajištění stability upravené krvetvorby po mnoho let.

I tak je tato práce vědecky významná

Nejde jen o „lepší transplantaci“. Ve skutečnosti jde o nový terapeutický princip, kdy se nejprve geneticky upraví zdravé tkáně tak, aby byly „neviditelné“ pro imunoterapii, a teprve potom se nasadí agresivní protinádorový útok.

To by v budoucnu mohlo být použitelné i mimo oblast leukémie, ale lékaři by se tak mohli tímto směrem zaměřit také například u dalších nádorů, kde současné imunoterapie narážejí na toxicitu vůči zdravým tkáním.

Zdroje: Na výzkumu se podíleli John F. DiPersio a Miriam Y. Kim, studie byla publikována v časopise Nature Medicine a probíhala v Siteman Cancer Center při Washington University School of Medicine, https://cs.wikipedia.org/wiki/Metoda_CRISPR

Těžba kmenových buněk v kyselých půdách pomocí nástroje AI-RACZ

24. 11. 2024 Iveta Mauci, šéfredaktorka 1 min read 271 Zobrazení AI-RACS, kmenové buňky, kyselá půda, mikroorganismy, umělá inteligence

Technologie TOP 10 UI

AI-RACZ umožňuje přesnou identifikaci, třídění a sběr jednotlivých buněk a transformuje mikrobiální jednobuněčný výzkum.

Mikroorganismy nabízejí nevyužitý potenciál pro pokrok v biotechnologii a udržitelnosti životního prostředí. Jejich složitost však představuje výzvy pro izolaci a podrobné studium specifických funkčních mikrobů.

Systém AI-RACS spojuje optickou pinzetu, jednobuněčnou Ramanovu spektroskopii (SCRS) a umělou inteligenci. Toto spojení umožňuje přesnou identifikaci, třídění a sběr jednotlivých buněk a transformuje mikrobiální jednobuněčný výzkum z manuálních operací s nízkou propustností na vysoce výkonné automatizované pracovní postupy.

Systém třídění buněk

Vědci ze Single-Cell Centera Qingdaova institutu Bioenergie a Technologie bioprocesů Čínské akademie věd (CAS) společně vyvinuli systém třídění buněk aktivovaných Ramanem (AI-RACS) s pomoci umělé inteligence.

Tento inovativní systém zautomatizoval izolaci a funkční analýzu mikroorganismů odolných vůči hliníku (ATM) z kyselé půdy. Jde o významný posun od manuálních, pracně náročných postupů, k vysoce výkonným automatizovaným pracovním postupům.

***AI-RACS podporuje těžbu půdních mikrobiálních zdrojů***

Vědci úspěšně identifikovali a izolovali 13 kmenů tolerantních k hliníku, včetně Burkholderia spp., Rhodanobacter spp. a Staphylococcus aureus. Tyto kmeny vykazovaly vyšší metabolickou aktivitu ve srovnání s kmeny identifikovanými tradičními kultivačními metodami.

Použití SCRS jako kvantitativního biomarkeru umožnilo přesně určit a kategorizovat metabolicky aktivní mikroby s bezkonkurenční přesností.

Systém AI-RACS otevírá nové možnosti v oblastech jako je obnova zdrojů, environmentální management a průmyslové biotechnologie.

Zdroj: Tisková zprávě EurekAlert, Studie byla publikovaná v Analytical Chemistry

Rostou kmenové buňky lépe ve vesmíru? Zde je to, co říkají vědci

18. 7. 2022 Adam Walko 4 min read 411 Zobrazení kmenové buňky, rostou rychleji, vesmír

Technologie TOP 10

Vlastní kmenové buňky výzkumnice Dhruvy Sareenaové nyní obíhají kolem Země, aby otestovali, zda porostou lépe v nulové gravitaci

Vědci z Cedars-Sinai Medical Center v Los Angeles se snaží najít nové způsoby, jak vyrobit obrovské dávky typu kmenových buněk, které mohou generovat téměř jakýkoli jiný typ buněk v těle a potenciálně být použity k léčbě mnoha nemocí. Buňky dorazily o víkendu na Mezinárodní vesmírnou stanici na zásobovací lodi, napsal server Global News.

„Nemyslím si, že bych teď byla schopná zaplatit, ať to stojí cokoliv,“ řekla Sareenová. „Alespoň část mě v boxech může jít nahoru!“

Experiment je nejnovějším výzkumným projektem, který zahrnuje vysílání kmenových buněk do vesmíru. Některé, jako je tento, mají za cíl překonat pozemskou obtížnost hromadné produkce buněk. Jiní zkoumají, jak cestování vesmírem ovlivňuje buňky v těle. A některé pomáhají lépe porozumět nemocem, jako je rakovina.

„Tím, že posouváme hranice, jako je tato, jsou to znalosti, je to věda a je to učení,“ řekl Clive Svendsen, výkonný ředitel Institutu regenerativní medicíny Cedars-Sinai.

Šest dřívějších projektů z USA, Číny a Itálie poslalo různé typy kmenových buněk, včetně studie jeho týmu o účincích mikrogravitace na srdeční funkci na buněčné úrovni, řekl Dr. Joseph Wu ze Stanfordské univerzity, který řídí Stanfordský kardiovaskulární institut. Wu loni pomohl koordinovat řadu programů výzkumu kmenových buněk ve vesmíru.

Pozemské aplikace většiny tohoto výzkumu mohou být trochu vzdálené.

V tomto okamžiku jediné produkty na bázi kmenových buněk schválené Food and Drug Administration obsahují krvetvorné kmenové buňky z pupečníkové krve pro pacienty s krevními poruchami, jako jsou některé případy lymfomu. Neexistují žádné schválené terapie využívající kmenové buňky vysílané do vesmíru nebo jiné z nich odvozené, řekl Jeffrey Millman, odborník na biomedicínské inženýrství z Washingtonské univerzity v St. Louis.

Probíhající klinické studie zahrnující kmenové buňky se však zaměřují na stavy, jako je makulární degenerace, Parkinsonova choroba a poškození srdečního infarktu. A Millman se podílí na výzkumu, který by mohl vést k novému přístupu k léčbě diabetu 1. typu.

Vědci vidí velký příslib v kmenových buňkách.

Dilema gravitace

Tento příslib je zmírněn frustrujícím pozemským problémem: Gravitace planety ztěžuje pěstování obrovského množství buněk nezbytných pro budoucí terapie, které mohou vyžadovat více než miliardu na pacienta.

„Se současnou technologií, i kdyby FDA okamžitě schválil kteroukoli z těchto terapií, nemáme kapacitu na výrobu“, co je potřeba, řekl Millman.

Problém? Ve velkých bioreaktorech je třeba buňky intenzivně míchat, jinak se shlukují nebo spadnou na dno nádrže, řekl Millman. Stres může způsobit smrt většiny buněk.

„V nule G na buňky nepůsobí žádná síla, takže mohou růst jiným způsobem,“ řekl Svendsen.

Tým Cedars-Sinai vyslal to, čemu se říká indukované pluripotentní kmenové buňky. Mnoho vědců je považuje za perfektní výchozí materiály pro všechny druhy personalizovaných ošetření na bázi buněk. Nesou vlastní DNA pacienta a díky své všestrannosti jsou podobné embryonálním kmenovým buňkám, pouze jsou přeprogramovány z kůže nebo krevních buněk dospělých.

Pro jejich experiment, který financuje NASA, kontejner velikosti krabice od bot obsahuje pytle naplněné kuličkami buněk a všemi pumpami a roztoky potřebnými k tomu, aby je udržely naživu po dobu čtyř týdnů. Náklad bude také zahrnovat neurální kmenové buňky pocházející ze Svendsena. Vědci použili kmenové buňky odvozené z jejich vlastních bílých krvinek, protože pro ně bylo snadné dát souhlas.

Experiment provedou na dálku s krabicí buněk na Zemi pro srovnání. Vesmírný experiment se jim vrátí zhruba za pět týdnů, až přiletí ve stejné kapsli SpaceX.

Práce je navržena tak, aby připravila cestu pro další výzkum financovaný NASA. Pokud budou schopni přijít na to, jak vytvořit miliardy buněk na oběžné dráze, řekl Svendsen, „dopad by mohl být obrovský.“

Vysoko létající budoucnost

Během stejného startu nákladu poslali vědci z Kalifornské univerzity v San Diegu na vesmírnou stanici krevní kmenové buňky, což je opakování experimentu, který provedli minulý rok. Chtějí zjistit, zda nízká oběžná dráha Země vyvolává rychlejší stárnutí buněk, což vede k problémům, které připravují půdu pro prekancerózní změny. Jedním z cílů je chránit zdraví astronautů.

Afshin Beheshti, výzkumník z NASA Ames Research Center, řekl, že vědci teprve začínají chápat některá rizika vesmírných cest.

„Ve vesmíru je více neznámých než známých,“ řekl. „Každý nový typ experimentu objasní, jak tělo reaguje na vesmírné prostředí.“

Nakonec, řekl Beheshti, by výzkum měl přinést více než praktická, pozemská řešení, jako jsou nové léky. Pomůže také se vzdálenými lidskými aspiracemi, jako je život na jiných planetách.

Zdroj: globalnews.ca

Tito bioboti jsou vyrobeni z žabích buněk, replikují se sami

16. 7. 2022 Adam Walko 4 min read 310 Zobrazení Bio-boti, kmenové buňky, kožní buňky, žabí vejce

Technologie TOP 10

Když se „rodiče“ xenobotů ve tvaru Pac-mana pohybují po svém prostředí, shromažďují ve svých „ústech“ volné kmenové buňky, které se postupem času shlukují a vytvářejí „potomky“ xenobotů, kteří se vyvíjejí tak, aby vypadali stejně jako jejich tvůrci.

Drobné skupiny buněk ve tvaru Pac-Mana jsou prvními biologickými roboty na světě, kteří se replikují sami

Malí boti jsou vyrobeni z kožních buněk žab, ale nereprodukují se mitózou nebo meiózou ani žádným jiným způsobem, jak se buňky dělí a replikují za normálních okolností. Místo toho se více staví ze surovin. Volně plovoucích žabích kožních buněk, vytvářejících několik generací téměř identických organismů.

Boti v akci (jejich vynálezci přezdívaní „xenoboti“) dokonce vypadají jako Pac-Man. Pohybují se v divokých vývrtkách a spirálách. Jejich otevřená „ústa“ nabírají volně plovoucí kožní buňky do hromádek. Buňky mají tendenci přilnout nebo slepit, jakmile se dostanou do vzájemného kontaktu, takže tyto hromádky se postupně spojují do nových spirálovitých xenobotů.

Ačkoli je tato sebereplikace poměrně delikátní proces, který je zatím možný pouze v pečlivě kontrolované laboratorní misce, vědci doufají, že nabízí nový příslib pro biologicky založené roboty.

„Schopnost vytvořit kopii sebe sama je nejlepší způsob, jak zajistit, že budete i nadále dělat to, co děláte,“ řekl Sam Kriegman, počítačový vědec a postdoktorand z Wyssova institutu na Harvardově univerzitě a Allen Discovery Center v Tufts.

Bio-boti

Kriegman a jeho kolegové, včetně počítačového vědce Joshuy Bongarda z Vermontské univerzity, vyvíjeli xenoboty roky. Boti jsou vyrobeni z kmenových buněk odebraných z žabích vajec a jsou 0,04 palce (1 milimetr) široké nebo méně. Když se kmenové buňky dostanou do vzájemného kontaktu, přirozeně vytvoří kulovité tvary pokryté drobnými, bijícími řasinkami nebo vlasovými strukturami, které mohou kuličky pohánět.

„Nejsou ani tradičnímy roboty, ani známý druh zvířat,“ uvedl Bongard v prohlášení, když byl vynález xenobotů poprvé oznámen v roce 2020, uvedla tehdy Live Science. „Je to nová třída artefaktů: živý, programovatelný organismus.“

Programování organismu však není tak snadné jako zadávání příkazů do kódu, řekl Kriegman Live Science. „Je těžké naprogramovat něco, co nemá software,“ řekl.

Nakonec kontrola nad xenoboty spočívá v kontrole jejich tvarů. Zde vstupuje do hry umělá inteligence. Není vždy intuitivní, co xenobot udělá, když změníte jeho tvar, nebo jak dosáhnout požadovaného výsledku vytvarováním tvaru. Počítačové simulace však mohou během dnů nebo týdnů projít miliardami tvarů a velikostí. Výzkumníci mohou dokonce měnit prostředí kolem simulovaných xenobotů. Slibné tvary, velikosti a prostředí pak mohou být testovány v reálném světě.

Biologičtí roboti jsou slibní, řekl Kriegman, protože se dokážou sami opravit. Jsou také biologicky odbouratelné. Pokud jsou xenoboti ponecháni svému osudu, dojde jim energie a během 10 až 14 dnů začnou degradovat. Nezanechávají po sobě mikroplasty ani toxické kovy, jen drobné skvrnky organického rozkladu. Výzkumníci pracují na návrzích, které by mohly umožnit xenobotům přenášet malé množství materiálu. Potenciální využití zahrnuje dodávání léků do těla nebo čištění toxických chemikálií v životním prostředí.

Vlastní replikace

Ve svém typickém kulovém tvaru jsou xenoboti schopni omezené verze sebereplikace, zjistili vědci. Když se vloží do misky plné nezávisle plovoucích žabích kmenových buněk, kuličky vesele krouží a náhodně tlačí volně plovoucí buňky do shluků, z nichž některé se slepí a vytvoří nové xenoboty. Tito mají tendenci být menší než jejich rodiče a obvykle nejsou schopni se pohybovat kolem dostatečného množství jednotlivých buněk, aby vytvořili další generaci.

Poté, co počítačové simulace naznačily, že tvar Pac-Man by mohl být efektivnější, vědci testovali tyto xenoboty ve tvaru C v roztoku kmenových buněk. Zjistili, že průměr potomků xenobotů Pac-Man byl o 149 % větší než potomků sférických xenobotů. Díky velikostním vylepšením mohla mláďata xenobotů vytvořit vlastní potomky. Místo pouhé jedné generace replikace xenobotů vědci zjistili, že byli schopni dosáhnout tří nebo čtyř.

Systém je stále poměrně křehký a proces pěstování buněk a zajištění toho, aby jejich růstový substrát byl čistý a čerstvý, je únavný, řekl Kriegman. A nebojte se, protože se nemusíte obávat, že by se tito biologičtí roboti nekontrolovaně replikovali a ovládli svět: „Pokud kýchnete na misku, zničíte experiment,“ řekl Kriegman.

To také znamená, že xenoboti nejsou zcela připraveni stát se pracovními roboty. Vědci stále pracují na testování různých tvarů pro různé úkoly. Jejich simulace umělé inteligence také naznačila, že změna tvaru laboratorních misek, ve kterých se xenoboti replikují, může vést k lepším výsledkům, ale to je ještě potřeba otestovat v reálném světě.

Existují však lekce od xenobotů, které by mohly být do robotiky okamžitě začleněny, řekl Kriegman. Jedním z nich je, že umělá inteligence může být použita k navrhování robotů, dokonce i robotů, kteří se mohou sami replikovat. Dalším je, že má smysl vytvářet roboty z inteligentních komponent. Biologické organismy jsou chytré až do svých součástí, řekl: Organismy jsou vyrobeny ze samoorganizujících se buněk, které jsou vyrobeny ze samoorganizujících se organel, které jsou vyrobeny ze samouspořádaných proteinů a molekul. Současné kovové a plastové roboty tímto způsobem nefungují.

„Pokud bychom dokázali postavit roboty z inteligentních modulů, možná bychom mohli vytvořit robustnější stroje,“ řekl Kriegman. „Možná bychom mohli vytvořit roboty v reálném světě, kteří by se dokázali sami opravit nebo replikovat.“

Zdroj: Livescience