Wykład „Komórki macierzyste – nowa era w leczeniu”?

Ze sporym zaciekawieniem czekaliśmy na ten wykład i spotkanie z mgr Martą Piechotą i mgr Małgorzatą Kozłowską, które podzieliły się swoją wiedzą o postępach medycyny z wykorzystaniem komórek macierzystych. Jest to temat niezwykle ciekawy, gdyż dotyczy on nie tylko najnowocześniejszych i obiecujących terapii, ale również wymaga rozważań natury etycznej. Być może kontrowersje dotyczące tej technologii spowodowały, iż niewiele mówi się o komórkach macierzystych poza grupami specjalistów. Dlatego jesteśmy tym bardziej wdzięczni naszym gościom za uchylenie rąbka tych naukowych tajemnic. Mam nadzieję, że treść tego wykładu będzie równie ciekawa dla studentów, którzy nie mogli przybyć na to spotkanie.

Ludzki organizm to harmonijnie funkcjonująca maszyna biologiczna, której podzespoły zbudowane są z organów takich jak płuca, serce, wątroba czy nerki. Każdy z tych narządów jest wyspecjalizowany i spełnia konkretną funkcję – płuca dostarczają tlen, serce pompuje krew, wątroba oczyszcza nasze ciało z toksyn a nerki usuwają je z organizmu. Sekret tego wyspecjalizowania leży w komórkach budujących te organy. I tak na przykład, misją czerwonych krwinek jest przenoszenie tlenu, zaś komórki nerwowej – przekazywanie impulsów elektrycznych. Takich typów komórek jest ponad 200, a łącznie wszystkich komórek w naszym organizmie jest około 30 bilionów (30 i dwanaście zer)!

Jak te wszystkie komórki uczą się swojej specjalizacji? Skąd wiedzą, do jakiego organu należą i co mają robić? Jak powstają?

Odpowiedzią na to są właśnie komórki macierzyste, które dają początek komórkom wyspecjalizowanym. Takie komórki występują wyłącznie w zarodku, kiedy to następuje masowa specjalizacja i kształtowanie się organów. Komórki macierzyste mogą dać początek innym komórkom macierzystym i dzielić się (i tym samym namnażać) teoretycznie bez końca. Są one w pewnym sensie biologiczną „czystą tablicą”, na której wypisana może być ich misja. Tak więc, gdy komórki macierzyste znajdą się w odpowiednim środowisku, mogą zostać tak pokierowane, aby przekształcić się w komórki-specjalistów, na przykład komórkę mięśniową, komórkę skóry albo krwi. I w ten sposób nasz organizm odnawia tkanki, które ulegają zniszczeniu i uzupełnia braki.

Badania nad komórkami macierzystymi

Ze względu na obiecujący potencjał terapeutyczny, komórki macierzyste są od jakiegoś czasu intensywnie badane, nie tylko przez naukowców akademickich, ale również w badaniach mających na celu komercjalizację tego typu terapii. Proces wprowadzenia takiej terapii jest bardzo długi i kosztowny, ponieważ musi być poprzedzony wieloma badaniami na komórkach i z udziałem ludzi, aby wykazać jak najwyższy stopień bezpieczeństwa i skuteczności.

I tu natrafiamy na problemy natury etycznej. Jak wspomniano wyżej, najlepszym źródłem komórek macierzystych są zarodki, pozyskiwanie ich jest więc kwestią dyskusyjną. O ile badania nad zarodkami zwierzęcymi nie stanowią dla większości dylematu, pozyskiwanie zarodków ludzkich jest dla wielu osób moralnie nieakceptowalne.

Nic dziwnego więc, że dużo naukowców postanowiło badać, w jaki sposób komórki pobrane z dorosłej osoby można „reprogramować” z powrotem do „czystej tablicy”, czyli zamienić je w komórki macierzyste. Osiągnięto wiele sukcesów uzyskując w laboratorium komórki macierzyste z ludzkich komórek skóry (fibroblastów), które potrafią wyspecjalizować się do każdej roli w organizmie.

Do czego można użyć tak „reprogramowanych” komórek? Można na przykład badać przebieg choroby, porównywać komórki zdrowe z komórkami od chorych pacjentów albo badać wpływ leków na te komórki.

A czy w dorosłym organizmie istnieją komórki macierzyste? Tak, między innymi w naskórku, szpiku kostnym, mózgu, rogówce oka, nabłonku jelit i mięśniach szkieletowych. Jednak są one nieco inne od zarodkowych komórek macierzystych. Potrafią się wyspecjalizować tylko w niektóre rodzaje komórek. Przykładem może być szpik kostny, który nie tylko może utworzyć komórki krwiotwórcze, ale odpowiednio stymulowany również tkankę kostną lub chrzęstną.

Właściwości te można zastosować w medycynie regeneracyjnej, w celu leczenia urazów. Ponadto w najnowszych badaniach testuje się możliwości pozyskania  ze szpiku komórek o cechach komórek mięśniowych, co znacznie ułatwiłoby pozyskiwanie materiału do terapii.

Komercyjne zastosowanie komórek macierzystych

Komórki macierzyste które pobrano od pacjenta i przekształcono w, na przykład, komórki wątroby i komórki serca pozwalają na testowanie kombinacji leków najpierw w laboratorium, co pomaga opracować plan leczenia danego pacjenta.

Komórki macierzyste mają zastosowanie w diagnostyce, dzięki nim można zidentyfikować i wykrywać nowotwory i niektóre choroby. Na przykład nowotworowe komórki macierzyste mogą nam dużo powiedzieć o chorobie i pomóc w doborze terapii i ocenie rokowań na wyleczenie. Ich ilość w tkance pobranej podczas biopsji jest skorelowana z agresywnością i postępem nowotworu.

Kolejne zastosowanie w onkologii to przeszczep hematopoetycznych komórek macierzystych, który stosuje się po nieudanej chemo- i radioterapii. Terapię taką stosuje się w nowotworach krwi takich jak białaczka, chłoniak, szpiczak, choroby, które nierzadko dotykają dzieci. Co ciekawe, przeszczep szpiku może być autogeniczny, kiedy pacjent otrzymuje własne komórki macierzyste. Przeszczep szpiku można również otrzymać od innej osoby, na przykład członka rodziny.

Medycyna regeneracyjna

Komórki macierzyste mogą być również stosowane do regeneracji ran skóry. Pobiera się wtedy warstwę naskórka z komórkami macierzystymi namnaża się je w laboratorium, zamrażając zapasy. Kiedy wyprodukuje się ich znaczne ilości, próbki są wtedy gotowe do przeszczepu.

Komórki macierzyste używa się również do regeneracji uszkodzonej rogówki oka. Procedura jest podobna – najpierw pobiera się od pacjenta komórki macierzyste rogówki, po czym są one namnażane w laboratorium i przeszczepiane z powrotem do oka pacjenta. Niestety, choć w przypadku przeszczepu autogenicznego ryzyko odrzucenia tkanki jest niższe, nadal jest to zjawisko, któremu lekarze i naukowcy nie zawsze potrafią zapobiec.

Krew pępowinowa jako źródło komórek macierzystych

Krew pępowinowa może być pobrana po porodzie dziecka i przechowywana jako źródło cennych komórek macierzystych. Może ona być stosowana w chorobach krwi, w przypadku niektórych anemii, jak i w onkologii.

Ograniczenia zastosowanie komórek macierzystych w terapiach

Pomimo olbrzymiego postępu w tej dziedzinie, komórki macierzyste są wciąż nie do końca poznane. Pozostaje ryzyko ich odrzutu przez organizm biorcy. Ponadto komórki macierzyste mogą przekształcić się w inny typ komórek, na przykład komórki nowotworowe. W przypadku wykorzystywania zarodkowych komórek macierzystych, pozostaje również kwestia etyczna związane ze źródłem komórek. Wreszcie, pobieranie, namnażanie i przeszczep komórek macierzystych to bardzo drogie procedury i często brakuje standardowych protokołów laboratoryjnych w przypadku specyficznych hodowli komórkowych.

Potencjał, jaki niosą komórki macierzyste w medycynie jest jednak niepodważalny. Otwierają one nowe możliwości w walce z chorobami i przynoszą nadzieję pacjentom, których nie można wyleczyć metodami konwencjonalnymi.

Dziękuję serdecznie za udostępnienie materiałów w celu przedstawienia tego tematu.

Fot. Roman Gawron