Młodość w komórkach – rozmowa z prof. Mariuszem Z. Ratajczakiem

Prof. dr hab. Mariusz Z. Ratajczak ukończył Wydział Lekarski Pomorskiej Akademii Medycznej. Podjął pracę w Centrum Medycyny Doświadczalnej i Klinicznej PAN w Warszawie. Brał udział w pierwszych w Polsce przeszczepieniach szpiku kostnego w zespole prof. Wiesława Jędrzejczaka. Od 12 lat pracuje na Uniwersytecie Louisville w Kentucky, jest szefem Centrum Komórki Macierzystej. Pracując naukowo w Stanach Zjednoczonych, równocześnie kierował Zakładem Patologii Komórki Pomorskiej Akademii Medycznej, a następnie współtworzył w Krakowie Zakład Transplantologii i Terapii Genetycznej Collegium Medicum UJ.

W 2006 r. jako pierwszy zidentyfikował w dojrzałych narządach myszy i dorosłego człowieka komórki o cechach macierzystych komórek embrionalnych, które zostały nazwane VSELs (very small embryonic like stem cells). Za to odkrycie otrzymał wówczas nagrodę Fundacji na rzecz Nauki Polskiej, zwaną Polskim Noblem.

Od trzech lat jest głównym koordynatorem projektu „Innowacyjne metody wykorzystania komórek macierzystych w medycynie”, współfinansowanego z środków Unii Europejskiej.

Niedawno Nagrodę Nobla z medycyny i fizjologii otrzymali Brytyjczyk John B. Gurdon i Japończyk Shinya Yamanaka. Dowiedli oni, że dojrzałe komórki organizmu da się cofnąć w rozwoju do etapu komórek macierzystych, które mogą się dzielić i różnicować na dowolne komórki i tkanki – przypuszczalnie więc będą mogły służyć do leczenia i regeneracji tkanek lub narządów. Natomiast pan profesor koncentruje się na badaniach komórek nazwanych VSELs, które odkrył pan w dojrzałych narządach. Twierdzi pan, że one również mają cechy komórek macierzystych pluripotencjalnych i można będzie je wykorzystać do leczenia i regeneracji. Czy dokonanie noblistów zmieni pana plany badawcze?

– Wiele zespołów badawczych na świecie szuka obecnie możliwości pozyskiwania komórki macierzystej, która dzieląc się, będzie mogła równocześnie się różnicować i tworzyć różne tkanki organizmu, czyli tzw. pluripotencjalnej. Były próby pobierania takich komórek z niewykorzystanych zarodków uzyskiwanych przy stosowaniu metody in vitro. Jest to jednak nie tylko nieetyczne, lecz także nieuzasadnione, gdyż komórki takie, niezgodne tkankowo z ewentualnym biorcą, będą odrzucane przez układ immunologiczny. Próbowano też otrzymać tego typu komórki macierzyste drogą klonowania – starszy z noblistów, Gurdon, już wiele lat temu dowiódł, że jeśli przeniesie się jądro komórkowe z jednej dojrzałej komórki do drugiej, wczesnej rozwojowo, z której jądro zostanie usunięte, powstanie zarodek i może on być źródłem poszukiwanych komórek macierzystych.

Takich, które będzie można wykorzystać w medycynie?

– Otrzymane sposobem Gurdona komórki pluripotencjalne nie mogą być wykorzystywane w medycynie, gdyż są niebezpieczne, tworzą się z nich nowotwory, tzw. potworniaki. Obie strategie pozyskiwania komórek macierzystych – zarówno z nadliczbowych zarodków powstałych przy stosowaniu metody in vitro, jak i w wyniku klonowania – są więc nie do przyjęcia ze względów etycznych i technicznych. Natomiast Yamanaka dowiódł, że można do dowolnej komórki dorosłego organizmu wprowadzić pewne geny i tak ją zmanipulować, że powstanie z niej wczesna komórka rozwojowa o charakterze embrionalnym. To interesujące, ale uzyskana przez niego komórka również jest niebezpieczna – są dowody, że po wszczepieniu będzie odrzucana przez układ immunologiczny i że powstają z niej potworniaki. Takich komórek prawdopodobnie nie wykorzysta się do celów leczniczych.

mamy czym się chwalić

Jakie są możliwości zastosowania w medycynie komórek VSELs, które pan odkrył?

– My konsekwentnie badamy komórki o cechach embrionalnych, które odkryliśmy w dojrzałym organizmie, nazwane VSELs. Co prawda, jest ich stosunkowo niewiele, ale zostały już dobrze scharakteryzowane – wiemy, jakie mają markery, jak je izolować, co się w nich dzieje, gdy się dzielą, znamy mechanizm, który utrzymuje je pod kontrolą. Bo takie komórki, izolowane z dorosłych tkanek, muszą pozostawać pod kontrolą, inaczej wyrosną z nich nowotwory. Staramy się w sposób kontrolowany tak przygotować te komórki, by można było ich użyć w medycynie do regeneracji uszkodzonych narządów.

Od lat prowadzi pan badania nad komórkami macierzystymi równocześnie w Polsce i w Stanach Zjednoczonych. Jak ocenia pan stan polskiej nauki w tej dziedzinie?

– W Polsce jest wiele bardzo dobrych ośrodków wykorzystujących komórki macierzyste krwiotwórcze w hematologii, w przeszczepach szpiku kostnego.

Tego rodzaju zabiegi przy leczeniu białaczek przeprowadza się na świecie już od prawie pół wieku, ale tylko w hematologii tak powszechnie korzysta się z komórek macierzystych.

– W innych dziedzinach medycyny korzystanie z komórek macierzystych na całym świecie jest jeszcze w powijakach, ale są już jaskółki napawające optymizmem. Komórki macierzyste podaje się w leczeniu zawałów mięśnia sercowego, oparzeń skóry, uszkodzenia rdzenia kręgowego. Także w Polsce.

Przed trzema laty pięć polskich ośrodków naukowych podjęło pracę nad sześcioletnim projektem badawczym współfinansowanym przez Unię Europejską, nazwanym „Innowacyjne metody wykorzystania komórek macierzystych w medycynie”. Pan profesor był inicjatorem tego projektu i pozostaje jego głównym koordynatorem. Jak podzielono zadania pomiędzy poszczególne ośrodki i jak bardzo zaawansowane są prace badawcze?

– W Szczecinie specjalizujemy się w charakterystyce molekularnej VESLs oraz podejmujemy próby ich stosowania. Wspólnie z prof. Bogusławem Machalińskim – w schorzeniach neurologicznych u noworodków, a we współpracy z prof. Teresą Starzyńską i dr. Wojciechem Marliczem również w gastroenterologii. W Katowicach zespół pod kierunkiem prof. Michała Tendery prowadzi próby ich wykorzystania w leczeniu niewydolności mięśnia sercowego po zawale. W Instytucie im. M. Nenckiego PAN w Warszawie, pod nadzorem prof. Leszka Kaczmarka, opracowuje się metody wykorzystania komórek macierzystych w leczeniu uszkodzeń centralnego układu nerwowego – mózgu i rdzenia kręgowego. Zespół prof. Jerzego Kawiaka w Centrum Medycznego Kształcenia Podyplomowego w Warszawie zajmuje się izolacją komórek macierzystych oraz identyfikowaniem macierzystych komórek białaczek i chłoniaków, by efektywniej je niszczyć. W Krakowie moja wychowanka i habilitantka doc. Ewa Zuba-Surma zajmuje się m.in. charakterystyką markera tych komórek, a doc. Justyna Drukała ich wykorzystaniem w leczeniu oparzeń, z kolei kierujący pracą tej jednostki prof. Józef Dulak, który jest biochemikiem – głównie hemooksygenazą, mającą wpływ na ich jakość i udział w regeneracji. Realizacja projektu wymaga ciągłych zmian, także personalnych, poszukiwania nowych kierunków i form współpracy, by fundusze, jakie otrzymaliśmy, przełożyły się na strategie terapeutyczne. Pracę nad nim musimy zakończyć wdrożeniem pewnych metod leczniczych i patentami. A równocześnie kształcimy młodych naukowców do badania komórek macierzystych. Jednym z celów projektu było powołanie Polskiego Towarzystwa Medycyny Regeneracyjnej.

Komórki z zasadami

Takie towarzystwo już powstało.

– Tak, powołaliśmy je w 2011 r., by w sposób naukowy i zgodny z dobrą praktyką lekarską wprowadzać te nowe metody leczenia. Dzisiaj różne ośrodki próbują wykorzystać komórki macierzyste w terapii uszkodzonych narządów, nie przestrzegając pewnych zasad, nie zdając sobie sprawy z konsekwencji. Musimy wprowadzić nadzór nad tym, ustalić procedury, bo przecież komórki macierzyste to materiał biologiczny, który np. może być zakażony, a wtedy efekty jego wykorzystania byłyby tragiczne. Towarzystwo Medycyny Regeneracyjnej utworzyło radę programową, w której skład wchodzi 25 wybitnych specjalistów z różnych dziedzin medycyny: hematologów, kardiologów, chirurgów plastycznych, gastrologów, zarówno klinicystów, jak i teoretyków. Jej zadaniem będzie dbałość o właściwe wykorzystanie komórek macierzystych. Wchodzimy w etap terapii komórkami macierzystymi, więc zasady ich stosowania muszą być uregulowane. Przecież wcześniej czy później powstanie nowa specjalność kliniczna – medycyna regeneracyjna.

Są już, jak pan wspomniał, pierwsze efekty stosowania odkrytych przez was komórek. Na ile potwierdzają się ich wartości terapeutyczne?

– Komórki macierzyste są bogatym źródłem czynników wzrostowych o działaniu regeneracyjnym i stymulującym. VSELs dają oprócz tego szansę odtwarzania uszkodzonych tkanek. W USA armia amerykańska, a ostatnio też Narodowy Instytut Zdrowia, finansują kilka projektów, w których próbuje się użyć VSELs do leczenia ran i regeneracji ubytków kostnych. W Polsce, jak wspomniałem, prof. Tendera ze Śląskiego Uniwersytetu Medycznego stosuje VSELs w leczeniu uszkodzonego mięśnia sercowego. Są również pierwsze próby ich wykorzystania w chorobach siatkówki.

Od tkanek do narządów

Wiadomo, że te komórki różnicują się i tworzą tkanki, mięśniową czy nerwową, ale jak poza organizmem stworzyć fragment narządu bądź cały narząd?

– To wymaga dalszych badań, jesteśmy jeszcze ciągle na początku drogi do tego celu. By zobrazować problem, powiem, że mamy już literki, ale nie wiemy, jak z nich ułożyć cały wyraz czy książkę.

Od lat stwarza pan polskim naukowcom możliwości pracy w pana zespole w Stanach Zjednoczonych. Ilu pracowników naukowych udało się panu sprowadzić z Polski i przeszkolić?

– Myślę, że przez te wszystkie lata około stu, część zostaje i w Stanach buduje swoją karierę, część wraca do Polski i zwykle nadal współpracujemy. Na przykład dr Magdalena Kucia, współodkrywczyni VSELs, pozostała w USA i otworzyła samodzielne laboratorium. Powstają wspólne naukowe publikacje polsko-amerykańskie. Bez przesady mogę powiedzieć, że tworzymy w Stanach najdalej wysuniętą na zachód polską placówkę naukową, a dokonane tu odkrycia dotyczące komórek macierzystych przenosimy na grunt polski. Teraz mam w zespole 11 osób z Polski, połowa pisze doktoraty, ale pracują też z nami Koreańczycy, Chińczycy oraz rdzenni Amerykanie. Moje początki w Ameryce nie były łatwe, gdy okrzepłem, postanowiłem, że będę budował most współpracy między nauką amerykańską i polską. Stany Zjednoczone jeszcze długo będą naukowym Rzymem, choćby z przyczyn finansowych, ale i w Polsce, dzięki pomocy Unii Europejskiej i właściwej polityce resortu nauki, badania naukowe będą się rozwijać coraz lepiej. W Stanach jest jednak inny system organizacyjny, tu pracownik naukowy nigdy nie ma ustabilizowanej, niezagrożonej pozycji, lecz jest ciągle weryfikowany. To go zmusza do wiecznej walki o granty, pieniądze, pracę, do konkurowania także z naukowcami młodszymi lub z innych krajów. Ja też jako dyrektor Centrum Komórki Macierzystej jestem weryfikowany co pięć lat. Ta walka zmusza do tworzenia nowych idei.

Informacje o możliwościach wykorzystania komórek macierzystych w terapii uruchamiają wyobraźnię i wzbudzają wielkie nadzieje. Bo jeśli będzie można regenerować tkanki, jeśli z komórki macierzystej zdoła się „wyhodować” nowy narząd, zmieni to zupełnie medycynę i umożliwi znaczne przedłużenie ludzkiego życia. Wydaje się, że sięgamy po klucz do długowieczności.

– Jeśli szukać sposobów na przedłużenie młodości i długowieczność, to właśnie w komórkach macierzystych. Bo komórki te przez cały czas odnawiają tkanki, zapominamy o tym, że nasze narządy dzięki nim ciągle się regenerują. Np. nabłonek jelita, a jest to olbrzymia powierzchnia, odnawia się co dwie doby, naskórek – co dwa tygodnie. Jeśli opracujemy techniki utrzymujące komórki macierzyste w dobrym stanie, by długo się samoodnawiały, będziemy znali sposób na długowieczność. Nadchodzi czas dla farmakologów – powstanie nowa dziedzina farmakologii komórek macierzystych, zostaną opracowane leki, które utrzymają komórki macierzyste w dobrej kondycji. Im dłużej będą one należycie funkcjonowały, tym lepiej nasz organizm będzie się regenerował. Wiadomo, i nasz zespół potwierdza to w badaniach, że liczba tych komórek w tkankach zmniejsza się z wiekiem, ale znamy te mechanizmy i próbujemy się dowiedzieć, jak nad nimi zapanować. Jestem pewien, że od komórek macierzystych nie ma odwrotu. W nich jest klucz do długowieczności.