Das Blockieren von „Friss-mich“-Signalen der Makrophagen lässt fremde Stammzellen in chimären Embryonen gedeihen

Der Organmangel weckt Interesse daran, patientenspezifische menschliche Organe in Embryonen von Nutztieren heranzuzüchten – eine Strategie, die als interspezifische Blastozystenkomplementierung bezeichnet wird. Ihre Effizienz ist gering, weil Spenderzellen einer anderen Spezies während der Entwicklung verloren gehen. In Ratte-zu-Maus-Chimären sank der Beitrag der Spenderzellen zwischen den Embryonaltagen 9,5 und 11,5 stark (von etwa 22 % auf 3 %). In diesem Zeitfenster sind nur primitive Makrophagen, aber keine adaptiven Immunzellen vorhanden.

Die Autoren verwendeten pluripotente Stammzellen und Embryonen von Ratte und Maus. Durchflusszytometrie, bildgebende Durchflusszytometrie und Immunfärbung zeigten Wirtsmakrophagen, die von Spendern stammendes GFP enthielten. Dies wurde sowohl in Ratte-zu-Maus- als auch in Maus-zu-Ratte-Chimären beobachtet, und die phagozytische Aktivität war gegenüber Zellen einer anderen Spezies höher als gegenüber Zellen derselben Spezies. Die meisten aufgenommenen Spenderzellen waren negativ für gespaltene Caspase-3, waren also lebendig und starben nicht ab. Das steht im Einklang mit Phagoptose, der Beseitigung lebensfähiger Zellen durch Phagozyten.

Der genetische Verlust der Wirtsmakrophagen (Knockout von PU.1 oder Csf1r) erhöhte den Chimärismus der Rattenspenderzellen an E18.5 deutlich, zum Beispiel im Blut von 9 % auf 33 %, im Herzen von 14 % auf 38 % und in der Lunge von 18 % auf 45 %, mit Spitzenwerten von bis zu 77 % in der Lunge. Der Maus-zu-Maus-Chimärismus stieg dadurch nicht, die Barriere ist also spezifisch für xenogene Zellen. Rattenzellen wurden im Herzen zu Kardiomyozyten und Perizyten, in der Lunge dagegen überwiegend zu Endothel- und Mesenchymzellen, mit nur wenigen Lungenepithelzellen.

Die Einzelzell-RNA-Sequenzierung zeigte, dass Makrophagen, die Rattenzellen aufgenommen hatten, Axl hochregulierten. Ein Axl-Knockout erhöhte den Chimärismus und verringerte die Phagozytose, während ein alleiniger Mertk-Knockout dies nicht tat. Xenogene Spenderzellen zeigten mehr Phosphatidylserin an der Oberfläche, den Liganden von Axl. Die Überexpression von Maus-CD47 in Rattenzellen erhöhte den Chimärismus, während die Überexpression von Bcl2 (Apoptosehemmung) keine Wirkung hatte. Die Überexpression der Flippase ATP11C verringerte die Phosphatidylserin-Exposition und die Phagozytose und steigerte den Chimärismus. Ein TMEM16F-Knockout hatte keine Wirkung, und die Überexpression von CDC50A beseitigte die Spenderzellen unerwartet fast vollständig, möglicherweise durch eine beeinträchtigte Proliferation. Das Abstract berichtet außerdem über einen verbesserten Chimärismus menschlicher Spenderzellen in Mausembryonen und eine bessere Komplementierung des Rattenpankreas.

Diese Ergebnisse identifizieren eine Barriere der angeborenen Immunität gegen interspezifischen Chimärismus und zeigen mehrere Möglichkeiten, sie zu verringern. Einschränkungen: Der bereitgestellte Volltext ist unvollständig, daher werden Daten zur Kalziumsignalisierung, zu menschlichen Zellen und zum Pankreas hier nicht im Detail dargestellt. Die Ablation von Makrophagen ist keine einfache klinische Strategie, und Ratte-zu-Maus ist eine deutlich nähere Paarung als Mensch-zu-Schwein. Die Verschiebung der Zelllinien deutet darauf hin, dass weitere Barrieren bestehen bleiben.