Znajdź zawartość

Opracowano nową przełomową technikę bezpośredniej zamiany dorosłych komórek skóry w komórki mózgu, bez przechodzenia etapu komórek macierzystych. Do zamiany wystarczy aktywowanie trzech genów w komórkach skóry, genów, o których wiadomo, że są aktywne w życiu płodowym mózgu. Badacze ze szwedzkiego Lund University przeprogramowali komórki tkanki łącznej (fibroblasty) w komórki nerwowe. „Nie wierzyliśmy, że to się uda, chcieliśmy po prostu przeprowadzić interesujący eksperyment. Jednak szybko zauważyliśmy, że nowe komórki zaczęły zadziwiająco dobrze odbierać sygnały" - mówi Malin Paramar, stojąca na czele grupy badawczej. Naukowcy zamienili komórki skóry w komórki dopaminergiczne, a to właśnie one umierają u cierpiących na chorobę Parkinsona. To z kolei oznacza, że można będzie rozpocząć zarówno badania nad przeszczepianiem tych komórek chorym, jak i prowadzić eksperymenty pozwalające na lepsze zbadania wielu chorób neurodegeneracyjnych. Szwedzka metoda ma olbrzymią przewagę nad stosowanym dotychczas sposobem przeprogramowywania komórek skóry z fazą pośrednią, czyli ich przejściem w komórki macierzyste. Pominięcie etapu komórek macierzystych prawdopodobnie wyeliminuje ryzyko powstania guza po przeszczepie. To poważny problem w badaniach nad komórkami macierzystymi, gdyż niektóre z nich mają tendencje do ciągłego podziału i po przeszczepie tworzą nowotwory. Obecnie zespół Malin Paramar pracuje nad innymi rodzajami komórek mózgowych, które można uzyskać ze skóry czy włosów.

Zastosowanie prostej procedury umożliwia aktywizację komórek macierzystych i ułatwia ich dostarczenie do tkanek, w których są potrzebne. Odkrycie może stać się istotnym udoskonaleniem wielu innych technik związanych z wykorzystaniem tych niezwykłych komórek. Kiedy pobrane z organizmu komórki macierzyste znajdują się w naczyniu hodowlanym zbyt długo, po pewnym czasie "starzeją się" i tracą swoje unikalne właściwości. Na ich powierzchni zanikają kluczowe białka, odpowiedzialne za przyleganie do ścian naczyń krwionośnych. Powoduje to, że ich aktywność znacznie maleje, a podanie do organizmu daje efekt daleki od optymalnego. Okazuje się jednak, że wystarczy zaledwie 45 minut, by pożądane cechy w znacznym stopniu powróciły. Molekułą kluczową dla "ożywienia" komórek macierzystych jest SLeX (ang. Sialyl Lewis X), związek należący do grupy węglowodanów, przyłączony do białek na powierzchni wielu typów komórek. Naukowcy z Wydziału Nauk o Zdrowiu i Technologii prowadzonego wspólnie przez MIT oraz Uniwersytet Harvarda wykazali, że przyłączenie cząsteczek SLeX znacznie ułatwia migrację komórek macierzystych przez ściany naczyń krwionośnych. Krwiobieg jest znakomitym sposobem dostarczania [komórek - red.], lecz komórki macierzyste nie poruszają się w naczyniach krwionośnych, jeżeli były trzymane w hodowli komórkowej. Opracowana przez nas procedura daje nadzieję na pokonanie tej przeszkody, tłumaczy Jeffrey Karp, jeden z badaczy zaangażowanych w eksperyment. Wyniki badań przeprowadzonych przez jego zespół zostały opublikowane na łamach czasopisma Bioconjugate Chemistry. Aby komórki macierzyste mogły skutecznie pełni swoją rolę w terapii, muszą najpierw dotrzeć do tkanki, w której mają funkcjonować. Problem w tym, że jeśli zbyt długo przebywają poza organizmem, mają tendencję do pasywnego unoszenia się w strumieniu krwi i nie wiążą się ze ścianami naczyń krwionośnych. Przeprowadzony na Wydziale Nauk o Zdrowiu i Technologii eksperyment pokazuje, że umiejętne przyłączenie cząsteczek SLeX do powierzchni komórek znacznie ułatwia ten proces. Opisywana procedura trwa łącznie 45 minut i składa się z trzech etapów, w których komórki są inkubowane z kolejnymi substancjami. Pierwszą z nich jest biotyna, zwana też witaminą H, mająca zdolność do wiązania się z powierzchnią komórek macierzystych. Następnie przyłącza się do niej cząsteczki białka streptawidyny, stosowane powszechnie w laboratoriach właśnie ze względu na ogromną siłę wzajemnego wiązania obu związków. Do powstałego w ten sposób kompleksu dodaje się cząsteczki SLeX. Aby potwierdzić skuteczność procedury, badacze pobrali ze szpiku kostnego komórki macierzyste i hodowali je w laboratorium tak długo, aż straciły część swoich unikalnych właściwości. Dopiero wtedy zostały "oblepione" SLeX. Eksperyment przeprowadzony w warunkach laboratoryjnych wykazał, że w wyniku procedury komórki nabyły pożądaną cechę, jaką jest zdolność do wiązania się ze ścianami naczyń krwionośnych i "toczenie się" po ich powierzchni. Co ważne, nie tracą przy tym swojej żywotności. Zastosowana technika ma jeszcze jedną zaletę. Udoskonalenie techniki wykorzystującej cząsteczki biotyny i streptawidyny umożliwia przyłączanie do komórek także wielu innych substancji, otwierając tym samym drogę do kolejnych odkryć i modyfikacji. Autorzy zastrzegają, że konieczne jest przeprowadzenie testów na zwierzętach, które ostatecznie potwierdzą (lub podważą) prawdziwość ich przypuszczeń. Jeżeli okaże się, że opracowana procedura rzeczywiście spełnia oczekiwania, możemy stać się świadkami prawdziwie przełomowego odkrycia. Pozwoli ono na znaczną poprawę skuteczności eksperymentalnych terapii wykorzystujących właściwości komórek macierzystych.

Dzięki kontrowersyjnej technice laboratoryjnej amerykańscy naukowcy opracowali metodę szybkiego i taniego uzyskiwania komórek używanych w nowoczesnej terapii nowotworów. Czy osiągnięty sukces przełamie opór sceptyków? Komórki, o których mowa, to limfocyty T - jedno z najważniejszych ogniw odpowiedzi immunologicznej skierowanej przeciw nowotworowi. Obecnie prowadzonych jest wiele prób klinicznych wykorzystujących ich potencjał do zwalczania guza. Polegają one najczęściej na izolacji limfocytów T (lub ich prekursorów, czyli np. komórek macierzystych) z organizmu chorego, stymulacji ich dojrzewania i namnażania (proliferacji), a następnie ich aktywacji i wszczepieniu z powrotem do ciała chorego. Procedura może się wydawać stosunkowo prosta, lecz w rzeczywistości spędza sen z powiek wielu ekspertom. Proces ten wymaga stosowania kosztownych odczynników, a mimo to często kończy się niepowodzeniem. Nowym pomysłem na rozwiązanie tego problemu jest użycie świń, a dokładniej mowiąc: ich płodów. Naukowcy z Uniwersytetu Michigan udowodnili, że wszczepienie do płodu zwierzęcia ludzkich komórek macierzystych umożliwia ich różnicowanie do postaci limcofytów T, a następnie namnożenie. Co więcej, możliwe jest także wyizolowanie finalnego "produktu" z krwiobiegu świni, a także - przynajmniej teoretycznie, gdyż nie przeprowadzono jeszcze stosownych badań - podanie ich z powrotem człowiekowi. Aby udowodnić, że opisywane zjawisko jest możliwe, zespół prowadzony przez dr. Jeffreya Platta wykorzystał komórki macierzyste z ludzkiej pępowiny oraz szpiku kostnego. Wszczepiono je do płodów świni, które na ówczesnym etapie rozwoju nie posiadały jeszcze układu odpornościowego. Rozwijający się organizm zwierzęcia traktował ludzkie komórki jako własne i nie atakował ich, zapewniając im jednocześnie idealne warunki do wzrostu. Gdy przyszedł odpowiedni moment, wyizolowano ludzkie limfocyty z krwi świni i wymieszano je z komórkami pobranymi bezpośrednio od tego samego człowieka. Brak reakcji świadczył o tym, że limfocyty mogłyby zostać bezpiecznie wszczepione z powrotem do organizmu ludzkiego. W drugim teście wymieszano te same limfocyty z krwią innej osoby, by sprawdzić, czy zachowały one zdolność do reakcji na ciała obce. Gwałtowna odpowiedź immunologiczna świadczyła o tym, że komórki zachowały swoje właściwości pomimo dojrzewania w organizmie zwierzęcia. Autorzy odkrycia nie kryją entuzjazmu. Dr Platt szacuje, że opracowana przez jego zespół technika może znacząco poprawić stan zdrowia osób cierpiących na wiele chorób. Gdybym był nosicielem HIV, mógłbym umieścić moje komórki macierzyste w ciele świni i zaimmunizować je [tzn. uczulić je i wywołać ich reakcję - red.] z użyciem szczepionki przeciw HIV, tłumaczy badacz. W ten sposób uzyskałoby się w ciele świni odporność, której we własnym ciele nigdy by się nie udało zdobyć. Zdaniem naukowca powodzenie eksperymentu powinno skłonić władze do zaaprobowania kolejnych testów, tym razem z udziałem ludzi. Bez wątpienia istnieje duża szansa na to, że uzyskane w ten sposób komórki mogłyby przyczynić się do znacznej poprawy leczenia wielu chorób, takich jak wspomniane nowotwory, AIDS czy uporczywe infekcje. Ciężko jednak przewidzieć, czy ekspert z Uniwersytetu Michigan przełamie opór części urzędników i przekona ich do swojego pomysłu.

Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego donoszą o skutecznym przeobrażeniu ludzkich komórek skóry do komórek zdolnych do produkcji insuliny. Odkrycie może mieć istotne znaczenie dla rozwoju nowych metod leczenia wielu przypadków cukrzycy. Procedura, opracowana przez zespół pod przewodnictwem dr. Yi Zhanga, składa się z dwóch etapów. Na początku przeprowadza się komórki skóry do postaci tzw. pluripotentnych komórek macierzystych. Są to pierwotne komórki zdolne do przeistoczenia, zwanego fachowo różnicowaniem, do elementów wielu różnych tkanek. Drugą fazą procedury jest stymulacja komórek macierzystych w taki sposób, by rozwinęły zdolność do produkcji insuliny - hormonu kluczowego dla obniżenia stężenia glukozy w osoczu krwi. Brak lub niedostateczna ilość tej substancji w osoczu krwi jest bezpośrednią przyczyną tzw. cukrzycy typu I, zwanej niekiedy (choć nie do końca poprawnie) młodzieńczą lub insulinozależną. Przeprowadzony eksperyment jest ukoronowaniem kilku lat badań nad kolejnymi etapami różnicowania komórek. Badacze zbierali informacje na temat tzw. czynników różnicowania, czyli niewielkich białek stymulujących podziały komórek macierzystych i determinujących ich dalszy los. Ich wpływ na komórki jest możliwy dzięki regulacji ekspresji (aktywności) licznych genów związanych z rozwojem cech charakterystycznych dla elementów określonych tkanek. Sukces badań dr. Zhanga może doprowadzić do znacznej poprawy jakości leczenia cukrzycy typu I. Choroba ta, dotykająca w Polsce około 200 tysięcy osób, wynika najczęściej z uszkodzenia produkujących insulinę tzw. komórek beta w trzustce. Ich odtworzenie mogłoby znacznie poprawić jakość życia chorych, a być może nawet całkowicie wyeliminować potrzebę podawania insuliny, uznawanego dziś za procedurę niezbędną dla zachowania zdrowia. Udoskonalenie opracowanej metody mogłoby pozwolić na uzyskanie znacznych ilości komórek produkujących brakujący hormon, które następnie mogłyby być wszczepiane do organizmu chorego. W wielu ośrodkach na świecie trwają prace nad opracowaniem skutecznej i bezpiecznej procedury transplantacji tych komórek, lecz okazuje się ona trudniejsza, niż przypuszczano. Na drodze do sukcesu staje najczęściej układ odpornościowy chorego - przyczyną cukrzycy typu I bardzo często przyczyną jest autoagresja, czyli atak systemu immunologicznego na własną trzustkę. Ponieważ organizm zwykle zapamiętuje "wroga", którego już kiedyś zniszczył, istnieje ryzyko, że uzyskane komórki mogłyby zostać usunięte zaraz po przeszczepieniu. Gdyby jednak udało się pokonać ten problem, opracowana właśnie procedura mogłaby, w połączeniu z odpowiednio przeprowadzoną transplantacją, znacznie uproscić życie chorych. Dokładnieszych informacji na temat eksperymentu dr. Zhanga dostarcza najnowszy numer czasopisma Journal of Biological Chemistry.

Biofizycy z University of Pennsylvania odkryli, że jądro ludzkich komórek macierzystych jest zadziwiająco elastyczne. Pozwala to komórkom łatwo przemieszczać się wewnątrz organizmu i przybierać różne kształty. Przeprowadzone przez nich badania wykazały, że jądra tych komórek są najbardziej elastycznymi jądrami komórkowymi w naszym ciele. Na drugim miejscu pod względem elastyczności uplasowały się komórki hematopoetyczne. Jądra obu typów komórek nie zawierają lamin A i C, które „usztywniają” większość jąder komórkowych. Laminy te pojawiają się w jądrach komórek macierzystych po tym, jak zaczynają się one zmieniać w konkretną tkankę organizmu. Jądro komórki macierzystej jest bardzo płynne, a to z kolei ma olbrzymie znaczenie dla dalszego rozwoju technik medycznych korzystających z komórek macierzystych. Jak zauważył Dennis Discher, profesor na University of Pennsylvania, odkrycie pozwoli uczonym lepiej manipulować komórkami. Badania potwierdzają też wcześniejsze teorie, mówiące iż to laminy w znacznej mierze odpowiadają za proces przekształcania się komórek macierzystych w komórki innego typu. Okazało się również, że w miarę upływu czasu jądra komórek macierzystych tracą zdolność do powrotu do swojej pierwotnej formy. Odpowiednie manipulowanie zewnętrznymi siłami przyłożonymi do komórek spowodowało, że ich jądra na stałe przybierały nowe formy, a materiał DNA w ich wnętrzach ulegał przeorganiozowaniu.

Amerykańscy naukowcy informują, że opracowali nowy sposób pozyskiwania komórek macierzystych, które mogą przydać się w całym szeregu terapii. Komórki uzyskiwane są z jąder. Komórki macierzyste wydają się przyszłością medycyny, jednak z ich wykorzystaniem wiążą się poważne problemy natury etycznej. Obecnie uzyskuje się je przede wszystkim z embrionów, które ulegają zniszczeniu. Dlatego też używanie komórek budzi sprzeciw licznych organizacji oraz obecnego rządu USA. Doktor Shahin Rafii (z Weill Cornell Medical College w Nowym Jorku) stwierdził, że komórki produkujące spermę w jądrach samców myszy, mogą również tworzyć komórki macierzyste. Opracował też sposób na łatwe ich pozyskiwanie. Naukowiec sądzi, że podobne komórki można znaleźć u mężczyzn. Wydaje się, że może być to świetne źródło łatwych do otrzymania i kształtowania komórek macierzystych o takich samych właściwościach, jak embrionalne komórki macierzyste – mówi naukowiec.