Dawcom już dziękujemy

Operacje wszczepienia narządów wyhodowanych z komórek macierzystych mogą się stać codziennością

9 czerwca szpital Karola w Sztokholmie był miejscem operacji, którą przeprowadzono po raz pierwszy w historii: wszczepienia tchawicy zrekonstruowanej z komórek macierzystych.
Nie tylko sama rewolucyjna operacja budzi podziw. Również technologie zaprzęgnięte do jej przeprowadzenia.
Pacjentem, który przejdzie do historii medycyny, jest 39-letni Andemariam Teklesenbet Beyene z Erytrei, doktoryzujący się na Islandii z geologii. Beyene cierpiał na raka tchawicy.
Pionierski zabieg był ostatnią szansą Afrykańczyka. Kolejne dawki promieniowania nie zrobiły większego wrażenia na guzie, który swobodnie się rozrastał. O znalezieniu dawcy nie było mowy. Lekarze musieli szybko coś wymyślić.

Organ z próbówki
Na razie nie jesteśmy w stanie wrzucić paru komórek macierzystych do piekarnika i wyjąć gotowego narządu. Komórkom trzeba zapewnić „stelaż”, na którym urosną – w naturalnej tchawicy jest to chrząstka z tkanki łącznej, ale skąd go wziąć w sztucznym narządzie?
Odpowiedź tkwi w nanomateriale, czymkolwiek by on był. Nawet jednak ten genialny surowiec sam nie uformuje tchawicy; potrzebny był wzór. W tym celu Beyene’a zaproszono do Londynu, gdzie specjaliści od trójwymiarowego obrazowania odtworzyli jego tchawicę na ekranach komputerów. Cyfrowy odlew posłużył jako podstawa do wykonania porowatego szkieletu z nanomateriału.
Matrycę następnie przewieziono do Sztokholmu, gdzie w specjalnie skonstruowanym do tego celu urządzeniu zanurzono ją w roztworze z komórek macierzystych pobranych ze szpiku kostnego pacjenta oraz z komórek pobranych z nosa. Po dwóch dniach komórki szczelnie obrosły szkielet, wypełniając każdy por. Te drugie wyścielały wnętrze konstrukcji, aby w przyszłości nawilżać drogę oddechową. Potem wystarczyło wymienić narządy.
Miesiąc po operacji Beyene wciąż wygląda słabo, ale reporterom BBC mówi, że nie może doczekać się powrotu do rodzinnego kraju, do żony i nowo narodzonego potomka. Doskonale rozumie, że dostał drugą szansę – gdyby nie operacja, byłby skazany na śmierć.
– Zaletą tego rozwiązania jest to, że można je dostosować indywidualnie do pacjenta i wykorzystać od ręki – bez czasochłonnego procesu sterylizacji, jak w przypadku transplantacji z użyciem tchawic od zmarłych dawców – mówi Paolo Macchiarini, profesor z Włoch kierujący operacją.
Macchiarini doskonale wie, co mówi, wcześniej bowiem dokonał 10 podobnych zabiegów.

Macierzysty magik
Genialny chirurg, szef kliniki uniwersyteckiej w Barcelonie, ma na koncie wiele sukcesów. Pierwsza była 30-letnia Claudia Castillo, Kolumbijka od dłuższego czasu cierpiąca na problemy z oddychaniem. Gruźlicę, ich prawdziwą przyczynę, zdiagnozowano u niej bardzo późno. Kiedy zapadło się jej lewe płuco, lekarze podjęli decyzję, że aby je uratować, potrzebny jest przeszczep tchawicy. Nie miał to jednak być zwykły przeszczep – tchawica miała pochodzić od Claudii Castillo, a właściwie miała być wyhodowana z komórek, które zostaną pobrane od Kolumbijki.
Chrzęstne rusztowanie miała zapewnić tchawica od zmarłego dawcy. Wycięto ją i umieszczono na sześć tygodni w roztworze detergentów i enzymów, aby oczyścić ją całkowicie z komórek dawcy. Po kąpieli została tylko naga chrząstka, ryzyko odrzucenia przeszczepu sprowadzono do zera. Teraz wystarczyło pozwolić komórkom Claudii dokończyć robotę.
Tak jak w przypadku Beyene’a komórki macierzyste, zamieniając się w komórki tchawicy, oplotły pozostałą po dawcy chrząstkę. Operację wymiany narządów wykonano w szpitalu w Barcelonie.
Zdumiewający był czas rekonwalescencji Castillo po operacji. Kolumbijka opuściła szpital po 10 dniach. Zadzwoniła do swoich lekarzy z nocnego klubu, powiedzieć im, że tańczyła całą noc i świetnie się czuje. Niesamowite przeżycie dla kogoś, komu do niedawna medycyna miałaby do zaoferowania tylko wycięcie płuca.
Po tym sukcesie Macchiarini zaczął przemierzać świat. W Wielkiej Brytanii wszczepił nową tchawicę wyhodowaną na rusztowaniu od dawcy 19-latce z rzadką odmianą raka tchawicy. Bez przeszczepu nastolatka byłaby skazana na śmierć.
Na Wyspach również dokonał przeszczepu organu wyhodowanego z komórek macierzystych najmłodszej dotychczas osobie. 10-letni chłopiec urodził się ze zbyt wąską tchawicą – nieszczególnie skomplikowany problem z medycznego punktu widzenia. Poszerzono mu ją za pomocą metalowego stelażu. Ten spełniał swoją funkcję przez 10 lat i pewnie robiłby to nadal, gdyby nie spowodował nagle krwawienia wewnętrznego.
Tym razem czas był kluczowym czynnikiem, więc gdy tylko tchawica od dawcy była gotowa, pokryto ją warstwą komórek i wszczepiono dziecku. Chrząstka zapewniła chłopcu drożność dróg oddechowych, a tymczasem komórki macierzyste spokojnie robiły to, czego od nich oczekiwano.
Różnorodność scenariuszy, przed jakimi stawał Macchiarini, i jego sukcesy niosą nadzieję, że komórki macierzyste – dotychczas raczej domena enigmatycznych artykułów naukowych w specjalistycznych periodykach – trafią jako realna alternatywa do sal szpitalnych ośrodków niemających noblowskich aspiracji.
– Teraz chirurdzy mogą docenić potencjał komórek macierzystych do radykalnej poprawy sposobów leczenia pacjentów. Ten sukces udowodnił, że jesteśmy na progu nowej ery w chirurgii – mówił rozentuzjazmowany Martin Birchall, profesor chirurgii Uniwersytetu w Bristolu, po operacji na chłopcu, przy której asystował. – Musimy się zastanowić, jak uczynić medycynę regeneracyjną istotną częścią naszego systemu opieki zdrowotnej – dodał profesor.

Komórki w świetle jupiterów
Komórki macierzyste ekscytują nie tylko opinię publiczną, karmioną od ładnych paru lat informacjami na temat przyszłych terapii, ale także środowisko naukowe: to jeden z najgorętszych przedmiotów badań. Sukcesy w tej dziedzinie kryją wiele Nagród Nobla i nieśmiertelność na kartach historii nauki.
Te niezwykłe cegiełki budzą zainteresowanie – rosnące z każdym rokiem – od czasu odkryć Ernesta A. McCullocha i Jamesa E. Tilla z Uniwersytetu w Toronto, którzy natrafili na ślad samoodnawiających się komórek w szpiku kostnym myszy.
Samoodnawialność to pierwsza z wyjątkowych właściwości, którymi nie odznaczają się żadne inne komórki na świecie. Komórki macierzyste są bowiem w stanie kopiować się w doskonały sposób. Każda inna komórka może się dzielić tylko pewną skończoną ilość razy, po czym zużywa się i musi dokonać samobójstwa. To samo dotyczy zresztą jej potomstwa, które również będzie mogło się namnożyć skończoną – choć mniejszą niż ich komórka matka – ilość razy.
Tymczasem komórki macierzyste w miarę kolejnych podziałów nie degradują się. Nie wygląda też na to, aby ich możliwości dzielenia się malały. Już sam ten fakt pobudza wyobraźnię (kto by nie chciał być nieśmiertelny?).
Drugą cechą jest potencja, czyli możliwość różnicowania się w dowolny inny typ komórki, a mamy ich w ciele ponad 200. Pod wpływem pewnych mechanizmów – w których odkrycie inwestują czas naukowcy na całym świecie – komórka macierzysta podejmuje decyzję, że stanie się komórką trzustki, oka lub skóry na stopie. To także rozpala wyobraźnię, gdyż zdobycie kontroli nad procesami różnicującymi oznacza nieograniczoną możliwość naprawiania i wymieniania poszczególnych narządów, i to z chirurgiczną precyzją.
Niestety, komórek macierzystych nie można pozyskać, pobierając pacjentowi krew. Kryją się w różnych dziwnych miejscach, takich jak szpik kostny i zębina. Można je także pobrać z pępowiny albo bezpośrednio z zarodka.
Do tego nawet komórki pobrane od dorosłego człowieka nie nadają się do przeprowadzenia wszystkich możliwych przeszczepów. Trzustek nie hoduje się w próbówkach nie tylko dlatego, że nie wiemy, jak przekształcić komórki macierzyste w komórki trzustkowe. Także dlatego, że z tych pobieranych ze szpiku kostnego – z przyczyn wymagających zaawansowanego kursu fizjologii człowieka – nie da rady wytworzyć trzustki.
Komórki macierzyste zmieniły nasze spojrzenie na cegiełki budujące człowieka: nie są to już niezmienne elementy, ale fragmenty pewnego procesu, którego część natura już nam pokazała. W myśl tej filozofii komórka to komórka – nieważne jaka, bo pod wpływem właściwych czynników można ją zamienić w każdą inną. Np. z powrotem w macierzystą.
Stąd poszukiwania mechanizmów rządzących „odróżnicowywaniem się” i odkrycie japońskich naukowców z 2007 r., którym po raz pierwszy udało się zmusić komórki skóry do przemiany w komórki macierzyste. Uczeni okrzyknęli swoje odkrycie ostateczną odpowiedzią w kwestii komórek macierzystych.
Ostateczna odpowiedź niestety zrodziła tylko więcej pytań. Eksperymenty przeprowadzane do tej pory na myszach pokazały, że przed nami jeszcze długa droga do nieśmiertelności. Niektóre przeszczepione komórki miały tendencje do złośliwienia, a żaden urząd regulacyjny nie wyda pozwolenia na terapię, której skutkiem ubocznym mogą być wyrastające jak grzyby po deszczu guzy i cysty.
Obalono nawet dogmat o tym, że przeszczep z komórek macierzystych nie powoduje reakcji autoimmunologicznej – odrzucenia przeszczepu. Okazuje się, że mutacje w obrębie mitochondrialnego DNA – kodu genetycznego zawartego w strukturach, które można znaleźć w każdej komórce – wystarczą, aby przeszczep został odrzucony. Jeśli takie problemy mają wystąpić w przyszłości, będziemy musieli znaleźć sposoby przeciwdziałania im.
Sukcesy Paola Macchiariniego pokazują jednak, że wiele jesteśmy w stanie osiągnąć już teraz. Wystarczy spytać Erytrejczyka.

Wydanie: 29/2011

Kategorie: Zdrowie

Napisz komentarz

Odpowiedz na treść artykułu lub innych komentarzy