Nadzieje ukryte w komórce

Nadzieje ukryte w komórce

Komórki macierzyste będzie można wykorzystywać w leczeniu choroby Parkinsona, cukrzycy, dystrofii mięśniowej, uszkodzeń wątroby i nerek, w okulistyce i w geriatrii

Dr hab. Marcin Majka, biolog zajmujący się badaniami nad komórkami macierzystymi, kierownik Zakładu Transplantologii Collegium Medicum UJ

Medycyna wielkie nadzieje wiąże z komórkami macierzystymi. Co dotychczas o nich wiemy?
– Komórka macierzysta to taka, która ma zdolność do samoodnawiania, a jednocześnie do różnicowania się. Ta uproszczona definicja obejmuje wszystkie rodzaje komórek macierzystych, mamy bowiem wiele różnorodnych ich typów, o różnym potencjale proliferacyjnym, czyli zdolnościach do podziału i różnicowania się.
Do niedawna o komórkach budujących nasze ciało wiedziano niewiele. Co dzisiaj wiadomo o tych najmniejszych strukturach organizmu?
– Kiedyś patrzono na komórkę pod mikroskopem i mówiono, że ma witki, organelle, jądro komórkowe, z czasem dostrzegano jeszcze inne jej elementy. Teraz, dzięki rozwojowi nauk podstawowych, technik i metod badawczych, badamy zachodzące w komórce procesy, przewodnictwo sygnałów, wiemy, jakie białka znajdują się na jej powierzchni, a jakie wewnątrz, które jej geny ulegają ekspresji i jakiej, na jakim etapie rozwoju, jakie mechanizmy są za to odpowiedzialne itd. Badania te prowadzą zespoły złożone z naukowców różnych dziedzin: biologów, genetyków, fizyków, chemików, biochemików, statystyków, słowem multidyscyplinarne zespoły badawcze, bo są to od pewnego czasu badania multidyscyplinarne.
Od komórek macierzystych oczekujemy bardzo wiele – spodziewamy się, że zostaną wykorzystane do regeneracji tkanek i narządów zniszczonych chorobami. Czy to oznacza, że zamiast przeszczepiać narządy, można będzie przeszczepiać komórki macierzyste? Czy nie jest to jednak science fiction?
– Im nauka jest bardziej zaawansowana, tym bardziej realizują się te, jakby się wydawało, marzenia i fantazje. Pamiętamy, jak wielkie było poruszenie, gdy udało się sklonować owcę Dolly. Jeszcze 20, a nawet 10 lat wcześniej nikt by nie pomyślał, że można w ten sposób sklonować ssaka. Dużego ssaka. Na zasadzie pobrania DNA od jednego osobnika, przetransportowania tego materiału do oocytu i wyhodowania prawie dokładnie kopii organizmu dawcy. A teraz jesteśmy w stanie stworzyć komórki macierzyste somatyczne bez pobierania oocytu, za pomocą modyfikacji pewnych genów.

Regeneracyjny rezerwuar
Ludzie boją się takich eksperymentów, zapowiadających trudne do wyobrażenia zmiany w najistotniejszych dla człowieka sprawach egzystencjalnych. Wątpliwości natury moralnej budzi przede wszystkim pobieranie komórek macierzystych z embrionów.
– Udało się przecież pozyskać komórki macierzyste, podobne do embrionalnych, także ze szpiku kostnego ludzi dojrzałych, więc przynajmniej te wątpliwości etyczne są już bezpodstawne. Prof. Mariusz Ratajczak, znany z badań nad komórkami macierzystymi, które prowadzi w Stanach Zjednoczonych, a także w Polsce, odkrył w szpiku kostnym osób dojrzałych komórki podobne do embrionalnych, tzw. komórki VSEL (very small embryonic-like stem cells). Jak wynika z tych badań, znajdują się one we wszystkich ważniejszych organach, zostały zdeponowane w tkankach podczas rozwoju embrionalnego i mogą być źródłem ukierunkowanych tkankowo komórek macierzystych. Jeśli udałoby się wykorzystać je do regeneracji tkanek, byłby to wielki przełom w medycynie.
Mamy więc w naszym organizmie komórki czy rezerwuar komórek, mających siłę i zdolność odradzania się, za pomocą których można by leczyć różne choroby i odbudowywać tkanki i całe narządy.
– Komórki macierzyste utrzymują w równowadze pulę wszystkich komórek w organizmie, są więc odpowiedzialne za regenerację tkanek i narządów. One odgrywają już rolę regeneracyjną. Pod wpływem stresów, np. w czasie udaru mózgu czy zawału mięśnia sercowego, uwalniają się i dokonują napraw zaistniałych uszkodzeń.
Jak się okazuje, z niedostatecznym skutkiem.
– Prawdopodobnie są w zbyt silnym uśpieniu, poza tym przy dużym urazie nie są w stanie naprawić zniszczeń. Po prostu nasze naturalne siły regeneracyjne są na to za słabe. Jednak o tym, że komórki macierzyste odnawiają się, choćby komórki szpiku kostnego, i dokonują napraw organizmu, wiemy od dawna. Przecież dzięki temu, mimo różnych szkodliwych czynników istniejących w środowisku – pożywieniu, wodzie, atmosferze – żyjemy 70, 80 i więcej lat.
Nasuwa się myśl, że trzeba tym komórkom pomóc, wzmocnić ich funkcję regeneracyjną.
– Na tym polega rozwijająca się medycyna regeneracyjna. Pozyskując je, namnażając in vivo i ukierunkowując ich rozwój w stronę poszczególnych tkanek – serca, mózgu, wątroby, będziemy mogli regenerować uszkodzone narządy.

Komórka w szpitalu
Od kilku lat słyszy się o zastosowaniu komórek macierzystych w terapii.
– Prowadzi się już leczenie za pomocą ukierunkowanych tkankowo komórek macierzystych, także w niektórych ośrodkach medycznych w Polsce, głównie w kardiologii, po zawałach mięśnia sercowego – np. w Katowicach, Zabrzu, Krakowie, Aninie, Poznaniu, Szczecinie. Są też próby zastosowania komórek macierzystych w neurologii, po udarach mózgu oraz po urazach kręgosłupa. Spodziewamy się skutecznego ich zastosowania w parkinsonizmie, cukrzycy, dystrofii mięśniowej, okulistyce, w uszkodzeniach wątroby i nerek, no i oczywiście w geriatrii. Najdłużej, bo już od 40 lat, do terapii wykorzystuje się komórki macierzyste w hematologii – przeszczepianie szpiku nie jest przecież niczym innym jak leczeniem za pomocą krwiotwórczych komórek macierzystych. Dzięki temu, że istnieją one w szpiku, taka terapia jest w ogóle możliwa. Chociaż pierwszy przeszczep szpiku przeprowadzono kilka lat wcześniej, nim poznano komórki macierzyste. Zastosowanie kliniczne wyprzedziło w tym przypadku naukę. Ukierunkowane tkankowo komórki macierzyste stosuje się też w leczeniu oparzeń, a także ubytków kostnych.
Jakie są tego efekty?
– Np. komórki macierzyste mezenchymalne stosuje się z dobrym rezultatem do zwiększania zasiedlania krwiotwórczych komórek macierzystych w szpiku kostnym oraz w leczeniu ciężkich sterydoopornych powikłań po przeszczepieniu komórek krwiotwórczych. Wykorzystuje się je także do leczenia chorych z wrodzoną łamliwością kości, uzyskując również poprawę zdrowia pacjentów.
Jaką barierę przekracza obecnie nauka w badaniach nad komórką?
– Komórka jest nieprawdopodobnie skomplikowana. Każda zawiera potencjał i pełny zestaw genów konieczny do tworzenia innej tkanki, a nawet całego organizmu. Komórki macierzyste ten potencjał mają jednak największy, a badania polegają, najogólniej mówiąc, na poszukiwaniu możliwości jego wykorzystania.

Rozwoju nie da się zahamować
Komórki nowotworowe także mają duże predyspozycje do szybkiego podziału i wzrostu.
– Pewne cechy komórek nowotworowych są podobne do tych, jakie mają komórki macierzyste – zdolność do nieograniczonych podziałów, różnicowania się, oporność na działanie różnych czynników, w tym cytostatyków i radioterapii. Dlatego tak trudno wyleczyć choroby nowotworowe, bo jeśli nawet zabijemy większość komórek nowotworowych, pozostałe odradzają się. W czasie terapii onkologicznej trzeba więc zniszczyć wszystkie komórki nowotworowe, w tym także te o cechach komórek macierzystych, i wtedy jest szansa na całkowite wyleczenie.
Przyczyny powstawania nowotworów nadal nie są znane.
– Wiemy, jaki jest ich początek, z dużym uproszczeniem można powiedzieć, że przyczyną nowotworzenia jest powstanie mutacji w obrębie jakiegoś ważnego genu, np. onkogenu, czy też genu supresorowego. Ta mutacja sprawia, że komórka zaczyna nadmiernie proliferować, inaczej mówiąc, dzielić się, i nie wchodzi w apoptozę, czyli nie umiera. Taki proces trwa w organizmie zwykle przez dziesiątki lat, nim dojdzie do choroby, objawów, rozpoznania.
Jednak w którymś momencie procesy zachodzące na skutek mutacji w komórkach, toczące się, jak pan mówi, latami, zaczynają być chorobą zagrażającą życiu.
– Muszą zaistnieć co najmniej dwie mutacje, by się rozpoczął taki proces, potem liczba mutacji zaczyna narastać, genom traci stabilność, kolejne komórki nabywają cech nowotworowych, czyli zdolności do dalszego podziału, i utrzymują się przy życiu, nawet nie będąc w kontakcie z innymi komórkami. Komórki nowotworowe są w stanie przeżyć w układzie krwionośnym, zasiedlić nową niszę w miejscu całkiem im obcym, przetrwać i dalej się namnażać. Proces powstawania nowotworu jest bardzo skomplikowany, ale zwykle zaczyna się od mutacji, od tego, że nasz prawidłowy genom jest zmieniony. Mówi się, że to częsta choroba, ale jeśli zdajemy sobie sprawę, jak dużo komórek posiadamy i jak często się one dzielą, możemy być zdziwieni, że tak niewielu ludzi choruje na nowotwory. Musimy przyznać, że nasz system naprawczy DNA oraz układ odpornościowy są nieprawdopodobnie sprawne.
Słyszy się, że terapia onkologiczna powinna być bardziej zindywidualizowana.
– Nie jestem lekarzem, ale nie wątpię, że leczenie nowotworów wymaga większej indywidualizacji, mówi się przecież o terapii celowanej. By ją zastosować, czyli uderzyć trafnie w nowotwór, uwzględniając jego specyfikę, musimy najpierw, w badaniach podstawowych, określić ten cel, ustalić, gdzie, czym i w jaki sposób zaatakować daną komórkę nowotworową. Badania podstawowe powodują więc postęp w terapii. Stosuje się np. przeciwciała monoklonalne, wprowadza się metody i leki dotyczące specyficznych komórek i specyficznych białek. Potrzeba do tego multidyscyplinarnych zespołów: biologa, biochemika, genetyka, który określi, czy dany gen jest zmutowany, chemika, który dobierze preparat, immunolog znów poszuka szczepionki przeciwko temu nowotworowi.
Tak dalece zindywidualizowana terapia, absorbująca zespoły specjalistów, musi dużo kosztować.
– Toteż nie stać na nią krajów znacznie bogatszych niż nasz.
Może telemedycyna przyjdzie tu z pomocą. Bioinformatyka i telemedycyna zajmują się już przecież komputerowym projektowaniem indywidualnego leczenia, również onkologicznego, oraz indywidualnych leków dla każdego chorego. Duże sieci komputerowe, o nieograniczonych mocach, obejmujące wiele krajów, będą szybciej i taniej projektować indywidualne leczenie, gdyż są w stanie uwzględniać bardzo wiele cech każdego pacjenta i nowotworu, na który choruje. Proszę jednak zauważyć, że rozmawiając o przyszłości medycyny, nawet nie wspominaliśmy o dotychczasowych specjalizacjach medycznych. Natomiast dużo mówiliśmy o naukach podstawowych. Podobno w przyszłości medycyna będzie się sprowadzać do diagnostyki, zabiegów interwencyjnych i regeneracji tkanek. Trudno to sobie wyobrazić…
– Tego procesu rozwoju medycyny nie da się zahamować. I nie należy. Etyka jest niezbędna, tak w pracach badawczych, jak i terapii, choćby po to, by przy zastosowaniu każdej nowej metody zobowiązywać do uczciwego przedstawiania choremu ryzyka i szans na wyleczenie. Nie można jednak sprowadzać etyki do powstrzymywania i zakazów badań eksperymentalnych, bo bez nich nie będzie postępu w terapii, nowych metod leczenia ani leków, a w rezultacie wielu chorych, którzy mogliby być w przyszłości wyleczeni, nie będzie mieć tej szansy. Zakazy rozwoju medycyny eksperymentalnej mogą więc być także nieetyczne.

Wydanie: 33/2009

Kategorie: Nauka

Napisz komentarz

Odpowiedz na treść artykułu lub innych komentarzy