Nowa metoda produkcji makrofagów może przyspieszyć rozwój terapii komórkowych

Naukowcy z Medizinische Hochschule Hannover (MHH) opracowali metodę umożliwiającą efektywną produkcję ludzkich komórek odpornościowych, takich jak makrofagi, w bioreaktorach średniej wielkości. Komórki te można uzyskiwać z indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych iPS, a ich zastosowanie może mieć kluczowe znaczenie zarówno dla badań nad chorobami, jak i dla rozwoju nowoczesnych terapii komórkowych. Opis technologii został opublikowany na łamach czasopisma Nature Protocols.

Makrofagi, określane również mianem „komórek żernych”, pełnią fundamentalną rolę w funkcjonowaniu ludzkiego układu odpornościowego. Są niezbędne do eliminacji patogenów oraz uczestniczą w procesach regeneracji uszkodzonych tkanek. Obecnie znajdują już zastosowanie kliniczne, między innymi w leczeniu chorób wątroby. Równolegle prowadzone są badania nad ich wykorzystaniem w terapii chorób zakaźnych, przewlekłych stanów zapalnych, włóknienia, nowotworów oraz schorzeń neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera.

Makrofagi stanowią także niezwykle cenne narzędzie w badaniach farmaceutycznych. Mogą być wykorzystywane do oceny czystości, bezpieczeństwa oraz skuteczności nowych leków i substancji biologicznych.

Bioreaktory średniej skali dla badań przedklinicznych

Na potrzeby badań naukowych makrofagi można wytwarzać z indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych (iPS). Są to komórki somatyczne, które zostały biotechnologicznie „przeprogramowane” do stanu umożliwiającego różnicowanie praktycznie w każdy typ komórek organizmu człowieka.

Dotychczas produkcja makrofagów była prowadzona głównie w dwóch modelach: w niewielkiej skali laboratoryjnej lub w dużej skali przemysłowej. Brakowało jednak rozwiązań pośrednich – bioreaktorów średniej wielkości – które byłyby szczególnie przydatne w badaniach przedklinicznych dzięki niższym kosztom, łatwiejszej obsłudze oraz wysokiej wydajności.

Zespół kierowany przez prof. dr. Nico Lachmanna z Klinik für Pädiatrische Pneumologie, Allergologie und Neonatologie Medizinische Hochschule Hannover opracował technologię odpowiadającą właśnie na tę potrzebę. Publikacja opisująca metodę ukazała się w czasopiśmie Nature Protocols. Pierwszym autorem pracy jest dr Fawaz Saleh.

Organoidy produkujące komórki odpornościowe

Nowa metoda pozwala na różnicowanie komórek iPS w specjalnej pożywce hodowlanej. W ciągu 14 dni powstają agregaty komórkowe określane jako organoidy. Struktury te przypominają krwiotwórczy szpik kostny i następnie zaczynają stale uwalniać makrofagi.

„Możemy pozyskiwać z jednego bioreaktora nawet do 40 milionów komórek odpornościowych tygodniowo przez okres dziesięciu tygodni” – wyjaśnia profesor Lachmann.

W jednym urządzeniu można jednocześnie umieścić cztery bioreaktory. Opracowana technologia stanowi dzięki temu wartościowe narzędzie dla badań nad ludzkimi komórkami odpornościowymi oraz ich zastosowaniami medycznymi.

Potencjał dla medycyny regeneracyjnej i immunoterapii

Badania prowadzone przez zespół prof. Lachmanna wpisują się w dynamicznie rozwijający się obszar medycyny regeneracyjnej oraz terapii komórkowych. Możliwość stabilnej i wydajnej produkcji makrofagów może w przyszłości wspierać rozwój nowych metod leczenia chorób przewlekłych, nowotworów czy schorzeń neurodegeneracyjnych.

Profesor Lachmann prowadzi swoje badania między innymi w ramach Exzellenzcluster RESIST oraz Forschungszentrum für translationale regenerative Medizin. Za swoje osiągnięcia otrzymał grant ERC Starting Grant finansowany przez Unię Europejską, a także dwa granty typu Proof-of-Concept.

Źródło: Nature Protocols, “Harnessing intermediate-scale bioreactors for next-generation macrophage production and application”
DOI: https://doi.org/10.1038/s41596-025-01313-x