Oswajamy biotechnologię (XI) komórki macierzyste Oswajamy komórki macierzyste Czy wyobrażacie sobie, że w razie potrzeby moglibyście poprosić w szpitalu o nową wątrobę, nową nerkę, nową nogę? Komórki macierzyste mogą dać wam niemal każdy nowy organ, kończynę lub zęby. Dzięki nim otwiera się totipotencjalne spektrum możliwości. Mogą się one różnicować w dowolny typ komórek i dzielić nieskończoną ilość razy. Chciałabym oswoić was z tymi możliwościami. Oto mój ranking najciekawszych zastosowań lub badań nad komórkami macierzystymi. Dla niewtajemniczonych Na wszelki wypadek zapraszam najpierw na krótką wycieczkę do zrozumienia czym są komórki macierzyste. Otóż nazwę taką nadaje się tym komórkom, które nie są zdeterminowane, są jak bliżej nieokreślona masa ciasta nie wiemy czy w przyszłości z tego ciasta ktoś upiecze babkę, szarlotkę czy też może powstanie z niego pizza. Tak samo jest z niezdeterminowanymi komórkami embrionalnymi znajdującymi się w zarodku mogą w przyszłości przekształcić się w komórki wątroby, albo języka, albo zbudować paznokcie u stóp. Kiedy naukowcy odkryli niezliczone możliwości komórek macierzystych zaczęli je izolować i hodować in vitro, to znaczy poza organizmem, na płytkach laboratoryjnych. Następnie, dzięki odpowiednim sygnałom molekularnym zmuszali komórki do przekształcenia się w pożądany typ. Tak przygotowane komórki wprowadza się do organizmu pacjenta, dzięki czemu otrzymuje on możliwość uzyskania zdrowych komórek. Niestety w praktyce, jest to metoda zbyt ryzykowna, aby mogła być stosowana. Wprowadzone komórki mogą zostać odrzucone przez organizm, lub co gorsza, przekształcić się w tzw. potworniaki (nowotwory, w których
dochodzi do wytworzenia wszystkich listków zarodkowych). Dlatego stosuje się metodę SCNT (ang. Somatic Cell Nuclear Transfer) transfer jądra komórki somatycznej. Polega ona na usunięciu jądra komórki macierzystej hodowanej in vitro, a następnie na zaindukowaniu na jego miejsce jądra komórkowego pochodzącego z komórki pacjenta. Dzięki temu komórki macierzyste zyskują taką samą tożsamość genetyczną jak pacjent, a ryzyko odrzucenia przeszczepu lub niepowodzenia terapii jest mniejsze. Pobieranie komórek macierzystych z embrionów pozostaje jednak kwestią sporną etycznie. Zarodek posiada pełną informację genetyczną pozwalającą na rozwój, a co za tym idzie może być postrzegany jako osoba mająca prawo do życia. Dlatego też pobiera się tylko jedną komórkę z zarodka (postępuje się tak chociażby w czasie zapłodnienia in vitro, kiedy lekarze pobierają jedną komórkę z embrionu w celu stwierdzenia czy nie posiada on wad genetycznych; metoda ta nie wpływa na późniejszy rozwój), która następnie wielokrotnie się dzieląc daje całą populację komórek. Alternatywą dla embrionalnych komórek macierzystych są somatyczne komórki macierzyste, które są obecne u każdego dorosłego osobnika. Znajdują się one między innymi w szpiku kostnym, komórkach satelitarnych mięśni czy też komórkach nabłonka. Mają one możliwość regeneracji, bo przecież na przykład komórki krwi, muszą powstawać codziennie na nowo. Zdolności komórek macierzystych dorosłego organizmu do różnicowania w określone typy tkanek są jednak ograniczone. Metody ich hodowli są również utrudnione, ponieważ w komórkach tych aktywna jest telomeraza, odpowiedzialna za procesy starzenia się. Somatyczne komórki macierzyste mają za to szereg innych zalet, przede wszystkim brak immunogenności przy przeszczepie autologicznym. Ograniczone jest zatem ryzyko odrzucenia przeszczepu, ponadto ułatwiona jest kontrola różnicowania, a przede wszystkim komórki pobrane od pacjenta nie stanowią dylematów moralnych. Profesor Shimon Efrat z Departamentu Genetyki Molekularnej i Biochemii Uniwersytetu w Tel-Awiwie, zajmujący się somatycznymi komórkami
macierzystymi, podkreśla również, że somatyczne komórki macierzyste, w przeciwieństwie do embrionalnych, posiadają swego rodzaju pamięć molekularną, dzięki czemu są bardziej efektywne. Mój ranking: Miejsce siódme: lecznicza galaretka U cierpiącej na cukrzycę Kaye Adkins nie powiodła się operacja przeszczepu skóry. Oparzenia na jej stopach nie leczyły się od kilku miesięcy, lekarze z oddziału opieki nad poparzonymi na Uniwersytecie Utah zastosowali, więc leczenie komórkami macierzystymi. Przygotowany roztwór z płytek krwi, komórek progenitorowych (komórek macierzystych szpiku kostnego pacjentki), wapnia oraz trombiny wyglądał zupełnie jak galaretka. Roztworem tym lekarze niczym sprayem pokryli uszkodzoną skórę i już po kwadransie zabieg dobiegł końca. Skóra pacjentki rozpoczęła regenerację. Miejsce szóste: nowe oczy Naukowcom z Indianapolis udało się utorować drogę w terapii chorób związanych z degradacją siatkówki oka. Dzięki indukowanym komórkom macierzystym możliwe jest leczenie m.in. rzadkiej choroby genetycznej prowadzącej do degradacji siatkówki oka, a w konsekwencji do utraty wzroku. Komórki uzyskane przez naukowców naprawiają szkody wyrządzone działaniem wadliwego genu oraz mają zdolność do różnicowania się w prawidłowo funkcjonujące
komórki siatkówki. Miejsce piąte: testy toksykologiczne Wykorzystanie puli komórek macierzystych różnicujących się w określone tkanki czy narządy może stanowić źródło materiału badawczego dla nowych leków i terapii. Dzięki temu można oszczędzić niezliczone ilości zwierząt wykorzystywanych do tej pory jako przysłowiowe myszy laboratoryjne. Przykładowo preparaty dermatologiczne testowane mogłyby być na sztucznie wytworzonej ludzkiej skórze, nie na ciałach zwierząt. Miejsce czwarte: cukrzyca Nakłonienie komórek trzustki myszy do prawidłowej produkcji insuliny w cukrzycy typu I dzięki komórkom macierzystym z powodzeniem udało się naukowcom z Tulane University w Nowym Orleanie. Wyniki przeprowadzonego eksperymentu okazały się pomyślne, już po trzech tygodniach leczenia zniszczone komórki trzustki dzięki komórkom macierzystym ulegały regeneracji a stężenie glukozy we krwi znacznie się zmniejszyło. Miejsce trzecie: syntetyczna tchawica Pierwsza w historii syntetyczna tchawica pokryta komórkami macierzystymi zapewniła udany przeszczep
Pistolet Międzynarodowy zespół naukowców dokonał w Sztokholmie pierwszego w historii przeszczepu syntetycznej tchawicy pokrytej komórkami macierzystymi pacjenta. Tchawica została wykonana ze specjalnego materiału nowej generacji zawierającego miliony maleńkich otworów, w których mogą rosnąć żywe komórki. Następnie tchawicę pokryto komórkami macierzystymi pac jęta pobranymi z jego szpiku kostnego i umieszczono w specjalnym bioreaktorze. Przed wszczepieniem, wnętrze tchawicy pokryto płatkami nabłonka pobranymi z jamy nosowej pacjenta, dzięki czemu nowy narząd będzie w pełni podobny do zwykłej tchawicy. Przeszczep się, udał a pacjent odetchnął z ulgą nową tchawicą. Miejsce drugie: komórki mózgu wykonane ze skóry Szwedzki zespół naukowców najpierw konwertuje komórki skóry pobrane od pacjenta w komórki tkanki nerwowej, a następnie różnicuje je w specjalistyczne komórki produkujące dopaminę. Następnym krokiem jest wszczepienie komórek produkujących dopaminę pacjentom cierpiącym na chorobę Parkinsona. Miejsce pierwsze: zęby na szczycie nerek Naukowcy z Uniwersytetu w Tokio z powodzeniem pobrali komórki embrionalne i wszczepili je pod błonę otaczającą nerki dorosłej myszy. Dwa miesiące później komórki rozwinęły się w zęby posiadające przyzębie, czyli włókno, które łączy ząb z kością. Przeszczepione do szczęki myszy w ciągu trzydziestu
dni wytworzyły naczynia krwionośne i nerwy otaczające przeszczep. Uważam, że posiadanie nowych, zdrowych ząbków warte jest hodowli nawet w nerkach. Niestety na nowe, własne zęby będziemy musieli jeszcze trochę poczekać. Przeczczepy zębów utworzonych przez komórki macierzyste zdają się być niewykluczone w przyszłości Przykładów zastosowania komórek macierzystych jest tyle, ile potrzeb każdego człowieka, ile chorób, ile dysfunkcji, ile marzeń o zdrowych, nowych częściach ciała. Przyszłość medycyny zależy od zdefiniowania, w którym miejscu kończy się pojęcie komórek embrionalnych a zaczyna pojęcie osoby. Unormowanie definicji etycznych zdaje się być paląca potrzebą w terapiach komórkami macierzystymi i stanowi temat do szerszej dyskusji. Mam jednak nadzieję, że pomimo wątpliwości etycznych oswoimy się powoli z możliwościami komórek macierzystych. Dagmara Holm