Na każdego studenta przychodzi czas przygotowywania się do pracy dyplomowej, zatem i ja zajmowałam się ostatnio czytaniem, pisaniem i poszerzaniem swojej wiedzy z zakresu tworzenia tkanek i narządów in vitro, co pozwala na wytworzenie naturalnej „części zamiennej” ciała . Właśnie przy tej okazji poświęciłam uwagę indukowanym pluripotentnym komórkom macierzystym - iPSC (induced pluripotent stem cells), które mogą być doskonałym źródłem tkanek, a następnie narządów. Jednakże nie tylko do tego można wykorzystać te komórki uzyskane stosunkowo niedawno, bo w 2006 roku z komórek mysich i w 2007 roku z komórek ludzkich. Skupiając się na tworzeniu narządów poza ciałem z pojedynczych komórek, moją uwagę pomiędzy wierszami przykuło pewne zdanie, które mówiło o wykorzystaniu iPSC do odtwarzania nieuleczalnych chorób na szalce i testowania leków w celu ich zwalczenia. Zatem kolejne próby ratowania zdrowia i życia - postanowiłam się zainteresować również tym zastosowaniem.
Czym w ogóle są indukowane pluripotentne komórki macierzyste? Otóż są to naturalne komórki somatyczne organizmu, które przeprogramowuje się do stanu, w jakim naturalnie są zarodkowe komórki macierzyste. Dzięki takiemu przeprogramowaniu komórki otrzymują cechy zarodkowych komórek macierzystych. Innymi słowy – dojrzałe komórki somatyczne „cofa się” w rozwoju. Takiego odróżnicowania dokonuje się za pomocą wprowadzania do komórek za pomocą wektorów kluczowych genów koniecznych do indukcji i utrzymania stanu pluripotentności. Najczęściej do otrzymania iPSC wykorzystuje się komórki skóry, ale także komórki hematopoetyczne, komórki nabłonkowe żołądka, hepatocyty, jak i mezenchymalne komórki macierzyste oraz komórki macierzyste pochodzenia neurogennego. Otrzymane komórki podobne do zarodkowych komórek macierzystych, tak jak one mają niezwykłą właściwość różnicowania się we wszystkie komórki organizmu, oprócz łożyska. Poza tym iPSC mają inną bardzo ważną zaletę – ich uzyskanie nie wiąże się z niszczeniem zarodków, co ma miejsce w przypadku pozyskiwania embrionalnych komórek macierzystych, co z kolei wiąże się przecież z ograniczeniami natury etycznej.
Doskonale wiemy, jak wiele jest nieuleczalnych chorób, w walce z którymi nawet medycyna jest ciągle na przegranej pozycji. Jedną z takich chorób jest ALS (amyotrophic lateral sclerosis) – stwardnienie zanikowe boczne, ciężka choroba objawiająca się ciągle postępującym porażeniem mięśni. W wielu przypadkach schorzenie to ma tło dziedziczne, zatem zapadają na nią kolejne pokolenia rodzin i nie ma żadnej metody, aby temu zapobiec. W 2007 roku pobrano maleńkie fragmenty skóry średnicy 3 milimetrów od wielu chorych na ALS. Taka niewielka ilość tkanki pozwoliła w laboratorium wyizolować komórki, a następnie przeprogramować je do indukowanych pluripotentnych komórek macierzystych. Te następnie grupują się w ciała embrioidalne, a za pomocą cząsteczek sygnalizacyjnych ciała embrioidalne przekształcają się w motoneurony, czyli komórki, które są odpowiedzialne za wszelkie ruchy mięśni ciała, a których funkcjonowanie jest zaburzone w przypadku ALS. W tych otrzymanych w warunkach laboratoryjnych komórkach zaobserwowano takie same molekularne zaburzenia, jak w komórkach chorych. Zatem na szalce Petriego odtworzono chorobę, a to pozwoliło ją obserwować i przede wszystkim walczyć z nią bezpośrednio różnymi metodami w taki sposób, że sam pacjent tego nie odczuwa. Na motoneuronach, które są przedstawicielami komórek chorych pacjentów testuje się rozmaite substancje. Rozdziela się je w taki sposób, że na takich samych komórkach testuje się wiele leków, przy czym na konkretnej jednej komórce – tylko jedną substancję. To pozwala na szybkie sprawdzenie działania rozmaitych farmaceutyków. Inne próby leczenia ALS były związane z umieszczeniem na jednej szalce dwóch typów komórek – motoneuronów i astrocytów. Zbadano bowiem, że często przyczyną śmierci motoneuronów jest toksyczne oddziaływanie na nich właśnie astrocytów, zatem testuje się leki, które hamują tą niekorzystną działalność.
Testowanie leków na ALS to tylko jeden z przykładów. Dokonano już wiele takich „symulacji” chorób na laboratoryjnych szalkach oraz przetestowano jeszcze więcej leków, aby te choroby zwalczyć. Odtworzono już bowiem anemię sierpowatą oraz inne choroby związane z krwią, chorobę Parkinsona, cukrzycę typu I, a także komórki mózgu zmienione w wyniku rozmaitych chorób neurodegeneracyjnych oraz komórki serca w celu zbadania zaburzeń rytmu.
Ta dość nowa metoda testowania leków dzięki indukowanym pluripotentnym komórkom macierzystym jest oczywiście w fazie ciągłych badań i udoskonaleń, jednak dotychczasowe wyniki dają ogromne nadzieje na przyszłość związane z wyleczeniem wielu chorych na nieuleczalne do tej pory i uciążliwe choroby. Może już niedługo dojdzie do tego, że przychodząc do lekarza pobrana zostanie od nas minimalna próbka skóry, po czym w niedługim czasie dowiemy się co do szczegółu, co dzieje się w naszych komórkach, a przez to idealnie zostanie dobrany nam lek na wszelkie nasze bolączki? Może dzięki temu w pełni rozwinie się farmakogenomika i nie będzie stanowiło żadnego problemu dobranie nam indywidulanego leku? To co prawda bardzo optymistyczne wizje i marzenia, ale też wyzwania dla wszystkich młodych biotechnologów i biologów, którzy do ich realizacji mogą się przyczynić.
Karolina Grabowska (studentka III roku biotechnologii)
(na zdjęciu autorka w czasie zajęć z toksykologii, fot. Alicja Borawska)
Opracowano na podstawie:
- Hall S. S. „Choroba na szalce”. Świat Nauki 2011, nr 4; s. 40-43
- Kolankowski T., Kurpisz M. „Indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste – geneza, problemy oraz perspektywy wykorzystania w terapii chorób serca”. Kardiologia Polska 2010, 68; supl.V s. 412-417 c
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz