Oswajamy biotechnologię (XI) — komórki macierzyste

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
przeszczep
zapewniła
udany
”„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