Znajdź zawartość

Szwajcarscy naukowcy odkryli, że komórki alfa wysp trzustkowych, które wytwarzają glukagon, mogą się przekształcić w produkujące insulinę komórki beta. Oznacza to nową szansę dla chorych z cukrzycą typu 1. Dr Pedro L. Herrera i jego zespół z Uniwersytetu w Genewie zademonstrowali, że u myszy komórki beta regenerują się spontanicznie po niemal całkowitym wcześniejszym ich zniszczeniu. Większość zregenerowanych komórek β pozyskano z przeprogramowanych komórek α. Za pomocą mysiego modelu cukrzycy, w którym nagle unicestwiono prawie wszystkie komórki beta, naukowcy odkryli, że jeśli gryzonie cały czas pozostawały na insulinowej terapii zastępczej, komórki beta ulegały powolnej regeneracji. Z czasem można było nawet zrezygnować z podawania hormonu. W zwykłych okolicznościach komórki α wytwarzają glukagon, hormon o działaniu antagonistycznym wobec insuliny (zwiększający stężenie glukozy we krwi). Nie zostają one zniszczone przez układ odpornościowy w przebiegu cukrzycy typu 1. Doktor Herrera jako pierwszy zademonstrował, że przeprogramowanie innych komórek w komórki beta może zachodzić spontanicznie, bez zmian genetycznych. Jeśli zrozumiemy sygnały wyzwalające konwersję komórek alfa do beta, zyskamy całkiem nową metodę regenerowania komórek beta u pacjentów z cukrzycą typu 1. Wygląda na to, że organizm może na dwa sposoby odzyskać funkcjonujące komórki β: przeprogramowując komórki α albo zwiększając rozmiary ocalałych komórek β. Ta pierwsza ścieżka sprawdza się doskonale u osób chorujących od długiego czasu, które nie mają w ogóle lub mają bardzo mało komórek β - wyjaśnia dr Andrew Rakeman z Juvenile Diabetes Research Foundation, która współfinansowała badania. Ekipa Herrery zmodyfikowała genetycznie myszy, by stały się one podatne na działanie toksyny niszczącej komórki β. Kiedy gryzonie wystawiano na jej oddziaływanie, ulegały zniszczeniu niemal wszystkie produkujące insulinę komórki wysp trzustkowych. Po 15 dniach od "zabiegu" eliminowano ponad 99% z nich. By śledzić, skąd pochodzą nowe komórki β, Szwajcarzy oznaczali dojrzałe komórki α i ich komórki potomne fluorescencyjnym białkiem. Dzięki temu uzyskano niezbity dowód, że u uleczonych gryzoni komórki α zostały przeprogramowane do komórek β. Akademicy z Genewy podkreślają, że czynnikiem uruchamiającym proces konwersji było usunięcie (ablacja) niemal wszystkich wytwarzających insulinę komórek. Jeśli zniszczenie było umiarkowane – ok. połowy komórek beta – nie znaleziono dowodów na regenerację, a gdy wyeliminowano mniej więcej 95% z nich, zachodziła ona na mniejszą skalę. Na to, czy dojdzie do przeprogramowania, wpływają także stopień plastyczności komórek oraz zasoby regeneracyjne trzustki dorosłego człowieka. Nie wolno też zapominać, że nie wystarczy tylko odtworzenie komórek beta. Trzeba jeszcze powstrzymać układ odpornościowy, by nie atakował świeżo pozyskanej tkanki.

Naukowcy przekształcili komórki wątroby w taki sposób, by jak komórki beta trzustki produkowały insulinę. Następnie wszczepili je małpom chorującym na cukrzycę. W przyszłości chcieliby pobierać komórki wątroby ludzi, reprogramować je i wstrzykiwać. Nadal byłyby to własne komórki pacjenta, ryzyko odrzucenia zostałoby więc całkowicie wyeliminowane. Jak zauważa Sarah Ferber z Sheba Medical Center w Izraelu, pacjenci mogą być dawcami własnej tkanki terapeutycznej. Przed 9 laty jej ekipa odkryła, że gen Pdx-1 jest kluczowy dla utworzenia trzustki w czasie rozwoju embrionalnego. Na późniejszych etapach badań dojrzałe komórki ludzkiej wątroby infekowano nieszkodliwym wirusem, przenoszącym właśnie ten gen. Wirus nie wprowadzał go do DNA komórek, lecz wytwarzały one kodowane przez niego białko Pdx-1. Dzięki temu po wstrzyknięciu zmienionych komórek organizm myszy mógł produkować własną insulinę. Po kilku latach Izraelczycy zdobyli więcej danych na temat mechanizmów działania Pdx-1. Powtórzyli eksperyment i przeanalizowali zmiany w ekspresji genów po transformacji komórek wątroby. Okazało się, że Pdx-1 wyłączał szereg genów związanych z działaniem wątroby, uaktywniając za to geny istotne dla funkcjonowania komórek beta trzustki. Zakres działania Pdx-1 to efekt roli spełnianej przez niego podczas rozwoju płodowego. Wtedy bowiem tkanki wątroby i trzustki wykształcają się z tej samej warstwy komórek zarodka – endodermy. Ferber podkreśla, że technika sprawdza się lepiej w odniesieniu do dzielących się komórek wątroby. Podczas podziału chromosomy są "odsłonięte", co ułatwia białku Pdx-1 regulację ekspresji genów. Naukowcy z Sheba Medical Center zidentyfikowali w wątrobie obszary, gdzie dzielące się komórki są bardziej rozpowszechnione. Wg nich, poza wątrobą, innym dobrym miejscem do umieszczenia przeszczepu jest sieć mniejsza. Inni eksperci wątpią, że udało się całkowicie przekształcić komórki wątroby w komórki beta trzustki. Postulują, iż doszło raczej do częściowego uruchomienia ich funkcji.

Badacze z kilku amerykańskich uczelni, m.in. Harvard Stem Cell Institute, twierdzą, że udało im się zapoczątkować erę badania setek chorób w szalkach Petriego. Pobrali oni komórki od osób z 10 poważnymi chorobami i przeprogramowali je, uzyskując 20 linii indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych (iPS, ang. induced pluripotent stem cells). Dzięki Amerykanom wiadomo, że w przypadku wielu chorób reprogramowanie jest możliwe. Poza tym to spora oszczędność dla naukowców, którym brakuje czasu lub funduszy na wyhodowanie własnych linii komórek (Cell). Harvard Stem Cell Institute ma ufundować centralne laboratorium, z którego zasobów będą mogli za darmo skorzystać prowadzący doświadczenia akademicy. Naukowcy posłużyli się metodą uzyskania iPS, opracowaną dwa lata temu przez Shinyę Yamanakę z Uniwersytetu w Kioto. Nieznacznie ją przy tym zmodyfikowali. Na co chorowali pacjenci, od których pobrano materiał? Na dystrofię mięśniową, choroby Huntingtona i Gauchera, cukrzycę typu 1., zespół Downa czy chorobę Parkinsona. Doug Melton, dyrektor harvardzkiego Instytutu, uważa, że tworzenie linii pochodzących od wielu pacjentów z, dajmy na to, cukrzycą, pozwoliłoby określić zakres zmienności genów przyczyniających się do zachorowania. Na specyficznych dla choroby komórkach macierzystych można by w przyszłości testować leki oraz hodować je do przeszczepów. Linie iPS dokładniej naśladują przebieg choroby, niż da się to osiągnąć podczas eksperymentów na myszach i innych zwierzętach laboratoryjnych. Na razie technikę zastosowano tylko do 10 chorób, ale na pewno ich lista zostanie wydłużona. Kierownik zespołu badawczego, profesor George Daley ze Szpitala Dziecięcego w Bostonie, cieszy się, że wreszcie udało się spełnić marzenie o przeniesieniu choroby do probówki. Będzie przecież można obserwować rozwój tkanki z pierwotną wadą genetyczną na płytce laboratoryjnej. Zostaną, oczywiście, wybrane tkanki upośledzane przez konkretną chorobę. Daley ma nadzieję, że już niedługo wynaleziona w Japonii technika zostanie wykorzystana w codziennej praktyce szpitalnej. Dzięki niej terapie zaprojektowane pod kątem określonego pacjenta stałyby się rzeczywistością. Wystarczyłoby przeprojektować komórki, by usunąć powodującą chorobę wadę, a następnie wszczepić je podopiecznemu.