Znajdź zawartość

Choroby demielinizacyjne, np. stwardnienie rozsiane, prowadzą do uszkodzenia osłonek mielinowych nerwów. Utrudnia to przewodzenie sygnału, przez co pojawiają się zaburzenia ruchu, czucia itp. Naukowcy z California Institute of Technology (Caltech) opracowali terapię genową, która wzmaga tworzenie nowych oligodendrocytów, czyli komórek wytwarzających mielinę, z komórek macierzystych i progenitorowych mózgu. Nową terapię przetestowano na mysim modelu stwardnienia rozsianego. Zespół doktora Benjamina Devermana wykorzystał czynnik hamujący białaczkę (ang. leukemia inhibitory factor, LIF), cytokinę wpływającą na różnicowanie i namnażanie różnych komórek i ograniczającą atakowanie mieliny przez komórki układu odpornościowego. Wg akademików, LIF umożliwia remielinizację przez stymulowanie komórek progenitorowych oligodendrocytów do namnażania i różnicowania się w oligodendrocyty. Mózg co prawda potrafi wytwarzać oligodendrocyty, ale często jego reakcja na demielinizację nie jest wystarczająco silna. Badacze wątpili w skuteczność pojedynczego czynnika [...]. Sądzono, że trzeba posłużyć się czynnikami stymulującymi podział i ekspansję populacji progenitorowej, a później dodać kolejne czynniki kierujące przekształceniem w dojrzałe komórki produkujące mielinę. Kiedy jednak w ramach naszego eksperymentu zastosowaliśmy terapię wyłącznie LIF, stymulował on zarówno namnażanie komórek progenitorowych, jak i różnicowanie w dojrzałe oligodendrocyty. Gdy już pobudzono podział komórek progenitorowych, nie trzeba było ich instruować, co mają robić. Same wiedziały, czego organizm potrzebuje. Mózgowy poziom oligodendrocytów wzrósł do widywanego u zdrowych osobników. Ekipa z Caltechu podkreśla, że podawanie LIF bezpośrednio do mózgu pozwala uniknąć efektów ubocznych leczenia w formie kroplówek czy dożylnych iniekcji. Deverman uważa, że nową metodę można by wykorzystać w przypadku pacjentów po urazach rdzenia, u których aksony ocalałych neuronów również przechodzą demielinizację. W najbliższej przyszłości Amerykanie chcą ulepszyć wirusy dostarczające gen LIF. Zawsze istnieje bowiem obawa, że wirus nie trafi we właściwe miejsce albo że nie będzie można kontrolować ilości powstającej glikoproteiny - wyjaśnia Paul Patterson. Obecne metody leczenia stwardnienia rozsianego polegają na modulowaniu i tłumieniu układu odpornościowego. O ile jednak obniża to prawdopodobieństwo nawrotu, nie pomaga w odtworzeniu osłonek mielinowych. W przypadku metody z Caltechu regeneracja następuje.

W artykule, który ukazał się w styczniowym numerze pisma Cell Metabolism, naukowcy opisali związek kluczowy dla wzrostu ćwiczonych i używanych mięśni. Surowiczy czynnik reakcji (ang. serum response factor, Srf), bo o nim mowa, przekłada sygnał mechaniczny na chemiczny. Sygnał z włókien mięśniowych kontroluje zachowanie komórek progenitorowych i ich udział we wzroście mięśnia - wyjaśnia Athanassia Sotiropoulos z Inserm. Komórki progenitorowe przypominają komórki macierzyste, ale ze względu na częściową specjalizację mogą się przekształcić nie w jakikolwiek, lecz w jeden lub co najwyżej kilka typów komórek. Wcześniejsze badania Francuzów na myszach i ludziach wykazały, że stężenie Srf spada z wiekiem, dlatego akademicy przypuszczali, że jest to przyczyną atrofii mięśni podczas starzenia. Mechanizm działania czynnika okazał się jednak inny niż zakładano. Naukowcy wiedzieli, że Srf kontroluje aktywność wielu genów włókien mięśniowych, ale nie mieli pojęcia, że potrafi wpływać na działanie mięśniowych komórek satelitarnych (komórek progenitorowych, które biorą udział w regeneracji uszkodzonego mięśnia). Podczas eksperymentów Sotiropoulos zademonstrowała, że myszy, u których w mięśniach nie występował Srf, pod wpływem obciążenia nie rozbudowywały muskulatury. Do komórek satelitarnych nie docierał sygnał, aby się dzieliły i łączyły z istniejącymi włóknami. Francuzi sądzą, że trudno byłoby wyznaczyć optymalną dawkę surowiczego czynnika reakcji, dlatego lepiej regulować kontrolowane przez niego prostaglandyny czy interleukiny. Srf działa m.in. na gen COX2 (cyklooksygenazy-2). Ponieważ inhibitorem cyklooksygenazy-2 jest choćby popularny środek przeciwbólowy i przeciwzapalny ibuprofen, warto się zastanowić, czy nie hamuje on przypadkiem regeneracji mięśni.

Choć o męskim typie łysienia mówi się dużo, okazuje się, że niewiele wiadomo o jego przyczynach na poziomie molekularnym. Najnowsze studium zespołu doktora George'a Cotsarelisa ze Szkoły Medycznej University of Pennsylvania wskazało, że powodem tego zjawiska może być dezaktywacja komórek macierzystych w skórze głowy (Journal of Clinical Investigation). Amerykanie wykorzystali próbki komórek od mężczyzn przechodzących przeszczepy włosów. Porównano mieszki włosowe z łysej i niewyłysiałej skóry. Okazało się, że w obu rejonach występowało tyle samo komórek macierzystych, ale w skórze objętej łysieniem brakowało już komórek progenitorowych. Służą one do regeneracji i są unipotentne, czyli mogą się różnicować do jednego typu komórek. Stąd wniosek badaczy, że łysienie to problem związany nie tyle z liczbą komórek macierzystych w mieszkach, co z aktywacją komórek macierzystych przekształcających się w komórki progenitorowe. Na tym etapie badań akademicy nie wiedzą, czemu dochodzi do zaburzenia konwersji, ale fakt, że występuje normalna liczba komórek macierzystych, daje nadzieję na ich reaktywację. W 2007 r. ekipa Cotsarelisa zaobserwowała, że można regenerować mieszki włosowe dorosłych myszy, uruchamiając geny aktywne tylko podczas rozwoju embrionalnego. Okazało się, że gojenie ran otwierało "embrionalne okienko czasowe", pozwalając manipulować liczbą powstających nowych mieszków. Włączenie uśpionych embrionalnych szlaków molekularnych skłaniało komórki macierzyste do utworzenia nowych mieszków. W ramach ostatniego studium u myszy znaleziono analogiczną do ludzkich komórek populację komórek progenitorowych. Wykazano, że po wstrzyknięciu do organizmu gryzoni z niedoborem odporności są one w stanie utworzyć mieszki i doprowadzić do wzrostu włosów. W przyszłości Amerykanie chcą zbadać populacje komórek macierzystych i częściowo wyspecjalizowanych komórek progenitorowych w innych typach łysienia. Zamierzają również zidentyfikować substancje, które można by stosować powierzchniowo, by przekształcić komórki macierzyste w progenitorowe i uzyskać normalne, duże włosy.

Prof. Donald A. Fox z Uniwersytetu w Houston zauważył, że u myszy kontakt z niskimi dawkami ołowiu w okresie płodowym nasila podziały komórek progenitorowych siatkówki oraz neurogenezę komórek dwubiegunowych pręcików siatkówki i samych pręcików. Oznacza to, że ołów - lub leki działające jak ołów - może pobudzić podobne do komórek macierzystych komórki progenitorowe do transformowania w neurony, które przeszczepiano by chorym z wczesnymi etapami degeneracji siatkówki. U myszy wystawionych w okresie rozwoju płodowego na oddziaływanie niewielkich stężeń ołowiu widzieliśmy zmianę w komórkowym składzie siatkówki. W systemie widzenia pręcikowego [który odpowiada za wykrywanie kontrastu] zawierała ona więcej komórek, [...] niż mogliśmy się spodziewać. Nowe odkrycia pokrywają się z supernormalnymi zmianami elektrofizjologicznymi, widywanymi u dzieci, małp i szczurów wystawianych jako płody na działanie niskich dawek ołowiu. Fox ujawnił, że efekt występuje przy stężeniu ołowiu we krwi rzędu 10 mikrogramów na decylitr. Zgodnie z zaleceniami Centrum Kontroli i Zapobiegania Chorobom (US Centers for Disease Control and Prevention; CDC), jest to wartość przekraczająca dolną granicę bezpieczeństwa, stąd wniosek profesora, by przewartościować, jakie stężenia Pb naprawdę działają niekorzystnie na mózg i siatkówkę. Fox wie, co mówi, ponieważ zajmuje się biotoksycznością ołowiu, zwłaszcza dla dzieci, od 35 lat. Zainteresował się embrionalnym wpływem tego pierwiastka podczas badań z 1999 r. w mieście Meksyk. Stężenie Pb było tu wysokie ze względu na używanie ołowiowej benzyny oraz nadal żywą tradycję spożywania i przygotowywania posiłków na naczyniach z ołowiu. Zespół prowadził studia na modelach mysim i szczurzym. Wzięto pod uwagę 3 stężenia ołowiu, zidentyfikowane we krwi ciężarnych z Meksyku. Fox podkreśla, że wczesne komórki progenitorowe dają początek 4 rodzajom neuronów, na które nie wpływa ekspozycja na ołów. Późniejsze komórki progenitorowe przekształcają się w komórki gleju i 2 typy neuronów. Co ciekawe, w kontakcie z Pb zwiększa się liczebność tylko tych ostatnich. W gleju, który m.in. współtworzy barierę krew-mózg, odżywia neurony i pełni funkcje obronne, kontakt z pierwiastkiem nie powoduje zmian. Zarówno myszy, jak i szczury mają grubszą siatkówkę. Z pewnym zdziwieniem naukowcy stwierdzili, że niskie i średnie dawki ołowiu wywołały większy przyrost liczby komórek niż dozy wysokie. To naprawdę nowe i zupełnie nieoczekiwane rezultaty, ponieważ kontakt z ołowiem po urodzeniu lub w życiu dorosłym zabija komórki siatkówki i mózgu, lecz nasze studium pokazało, że ekspozycja prenatalna prowadzi do namnażania komórek, zwiększając liczbę neuronów, ale nie wpływając na glej. [...] Okazuje się również, że czasowanie chemicznej ekspozycji w czasie rozwoju jest tak samo ważne jak ilość substancji. Teraz akademikom pozostaje opisać mechanizm wpływu niskich dawek ołowiu na namnażanie komórek progenitorowych i wybiórcze powstawanie pręcików oraz komórek dwubiegunowych.

Pierwsza w historii terapia oparta na ludzkich embrionalnych komórkach macierzystych została właśnie dopuszczona do testów klinicznych na ludziach. Leczenie ma za zadanie odbudować komórki rdzenia kręgowego u osób, u których doszło do całkowitego przerwania tego organu. Autorzy nowej techniki, firma Geron Corporation, otrzymali właśnie zezwolenie amerykańskiego urzędu ds. żywności i leków (FDA) na przeprowadzenie testów klinicznych na ludziach. Do udziału w eksperymencie zostaną zakwalifikowani pacjenci, u których doszło do całkowitej utraty kontroli nad ruchem kończyn dolnych oraz zdolności do odbierania wysyłanych przez nie bodźców. Głównym elementem terapii są tzw. komórki progenitorowe, czyli komórki uzyskiwane z embrionalnych komórek macierzystych, lecz "zaprogramowane" na przemianę (różnicowanie) w kierunku tzw. mikrogleju - tkanki wspierającej neurony i wspomagającej ich odbudowę. Lecznicze komórki będą podawane pacjentom w czasie od 7 do 14 dni po urazie. Będą one wszczepiane dokładnie w miejsce uszkodzenia rdzenia kręgowego w celu uzyskania oligodendrocytów - jednego z kluczowych składników mikrogleju. Dr Thomas B. Okarma, prezes producenta leku, nie ukrywa entuzjazmu: oznacza to początek czegoś, co potencjalnie może stać się nowym rozdziałem w metodach leczniczych - wykracza poza pigułki na nowy poziom lecznictwa: odtwarzanie funkcji organów i tkanek osiągnięte dzięki wszczepianiu zdrowych komórek zastępczych. Planowane testy będą należały do tzw. pierwszej fazy badań klinicznych, co oznacza, że głównym kryterium oceny terapii będzie jej bezpieczeństwo. Oprócz tego będą jednak, oczywiście, oceniane także korzyści z wprowadzenia nowej metody. Najważniejsze parametry poddawane kontroli to odzyskanie kontroli nad mięśniami oraz zdolności do odczuwania bodźców w obrębie tułowia i kończyn dolnych. Przedstawiciele firmy Geron już zapowiadają, że jeżeli tylko ich produkt otrzyma po pierwszej fazie testów klinicznych pozytywną ocenę od ekspertów FDA, będą starali się o uzyskanie zezwolenia na przeprowadzenie badań na pacjentach, u których uszkodzenie rdzenia kręgowego było nieco mniej poważne.

Dzięki eksperymentowi przeprowadzonemu na myszach udowodniono, że organizmy ssaków są zdolne do odtworzenia neuronów tworzących siatkówkę - część gałki ocznej odpowiedzialną za przetwarzanie fal świetlnych na impulsy nerwowe. Odkrycie ma niebagatelne znaczenie dla badaczy poszukujących terapii wielu chorób narządu wzroku. Odkrycia dokonali badacze z Uniwersytetu Waszyngtońskiego. Analizowali oni fizjologię gleju Müllera - jednego z typów komórek współistniejących z neuronami i wspomagających ich prawidłowe funkcjonowanie. Na wczesnym etapie życia ssaków są one zdolne do podziałów, w wyniku których powstają tzw. komórki progenitorowe, z których mogą z kolei rozwijać się m.in. nowe neurony. Dzięki zespołowi z amerykańskiej uczelni, kierowanemu przez dr. Toma Reha, wiemy, że także "dorosły" glej Müllera może zostać ponownie zastymulowany do podziałów. Dotychczasowe badania wykazały, że w warunkach hodowli laboratoryjnej można pobudzić opisywane komórki do dzielenia się, lecz potwierdzenie tego zjawiska na zwierzętach jest niebagatelnym odkryciem. Co więcej, przeprowadzony na Uniwersytecie Waszyngtońskim eksperyment jest pierwszym, w którym wykazano zdolność dojrzałych ssaków do odtwarzania neuronów pozwalających na odbieranie światła. Dotąd udawało się uzyskać z gleju Müllera jedynie inne typy komórek, które nie posiadają tej kluczowej zdolności. Aby wykonać doświadczenie, najpierw niszczono siatkówkę oczu zdrowych myszy za pomocą toksyny. Następnie poszukiwano optymalnego zestawu hormonów i czynników wzrostu stymulujących rozwój neuronów. Jak się okazało, najskuteczniejsze pod tym względem substancje to: czynnik wzrostu nabłonka (ang. epidermal growth factor - EGF), jeden z czynników wzrostu fibroblastów (fibroblast growth factor 1 - FGF1) oraz kombinacja FGF1 z insuliną. Dalsze testy potwierdziły, że uzyskane w ten sposób neurony przeżywają w organizmie myszy co najmniej przez miesiąc. Z pewnością jest zbyt wcześnie, by mówić o opracowaniu terapii pozwalającej na odzyskanie wzroku przez osoby, u których doszło do uszkodzenia siatkówki. Mimo to, zebrane wyniki są niezwykle zachęcające. Trzymamy kciuki za powodzenie dalszych badań!

Jak odkryć, skąd się bierze tkanka tłuszczowa? Zaczyna się od bardzo chudej myszy, a następnie wszczepia się jej kolejno różne typy komórek podejrzewanych o powodowanie rozwoju tej tkanki. Mozolna, lecz skuteczna metoda pozwoliła amerykańskim badaczom na rozwiązanie tej zagadki. Autorami odkrycia są naukowcy z Howard Hughes Medical Institute oraz Rockefeller University. Zespół, prowadzony przez dr. Jeffreya Friedmana, odkrył tzw. komórki progenitorowe białych komórek tłuszczowych. Są one nieco podobne do komórek macierzystych, lecz, w przeciwieństwie do nich, mogą rozwijać się wyłącznie w kierunku pojedynczego typu dojrzałych komórek. Można więc powiedzieć, że są nieaktywne, lecz cały czas gotowe, by w odpowiedniej chwili podzielić się na dwie komórki, z których jedna wejdzie w skład dojrzałej tkanki tłuszczowej, zaś druga pozostanie komórką progenitorową i przejdzie w stan uśpienia aż do kolejnego momentu, kiedy potrzebny będzie kolejny jej podział. Identyfikacja komórek progenitorowych białych komórek tłuszczowych dostarcza nam środków pozwalających na identyfikację czynników regulujących podziały oraz nabieranie funkcji przez komórki tłuszczowe, tłumaczy dr Friedman. Odkrycie może mieć niebagatelne znaczenie dla całej służby zdrowia walczącej nieustannie z pandemią otyłości. Powstawanie tkanki tłuszczowej było dotychczas niejasne. Typowe komórki tłuszczowe, czyli adipocyty, są dojrzałymi komórkami pozbawionymi zdolności do podziału. Oznacza to, że nie mogą one prowadzić do wzrostu liczebności komórek wchodzących w skład tkanki. Przełom nastapił w momencie, gdy zastosowano technikę zwaną sortowaniem komórek aktywowanym przez fluorescencję (ang. fluorescence-activated cell sorting - FACS). Technika ta pozwala na odróżnienie poszczególnych typów komórek ze względu na cząsteczki występujące na ich powierzchni. Wykorzystuje się w tym celu przeciwciała - białka zdolne do wybiórczego wiązania określonych molekuł. Jeśli przeciwciało wyznakuje się odpowiednim barwnikiem, wówczas aparat do wykonywania FACS odróżnia komórki posiadające daną cząsteczkę na swojej powierzchni i oddziela je od pozostałych. Dzięki zastosowaniu tej techniki wyizolowano dwie populacje komórek, które mogły dawać początek tkance tłuszczowej. Aby potwierdzić fizjologiczną rolę odkrytych komórek, wszczepiono je zmodyfikowanym genetycznie myszom, które nie posiadały tkanki tłuszczowej. Eksperyment pozwolił na stwierdzenie, że tylko jedna z grup, której komórki posiadają na swojej powierzchni białko CD24, powoduje wspomniany efekt. Ich odkrycie nie było jednak proste, gdyż u myszy niemodyfikowanych komórki te stanowią zaledwie 0,08% wszystkich komórek budujących tkankę tłuszczową. W celu analizy rozwoju tkanki tłuszczowej badacze wykonali kolejną modyfikację genetyczną myszy. Stworzyli oni specjalną konstrukcję genową, która umożliwiła produkcję lucyferazy - enzymu niewystepującego naturalnie u ssaków, mającego zdolność bioluminescencji (świecenia) po dodaniu odpowiedniego składnika, zwanego lucyferyną. Enzym był jednak produkowany wyłącznie wtedy, gdy komórka otrzymywała sygnał do produkcji leptyny - hormonu wytwarzanego naturalnie wyłącznie w tkance tłuszczowej. Modyfikacja taka pozwalała na obserwację świecenia wyłącznie wtedy, gdy w organizmie zwierzęcia powstawały nowe komórki tłuszczowe. Współpracujący z Friedmanem badacz, dr Matt Rodeheffer, główny autor publikacji, wszczepił myszom pozbawionym tkanki tłuszczowej komórki wzbogacone o gen kodujący lucyferazę. Zaobserwowany wzrost świecenia świadczył o tym, że doszło w tym miejscu do rozwoju dojrzałych adipocytów. Co więcej, zabieg wpływał także na kondycję zwierząt, pozwalał bowiem na zwalczenie objawów cukrzycy związanej z całkowitym brakiem tkanki tłuszczowej. Zaobserwowano także wzmożoną syntezę związków charakterystycznych dla komórek tłuszczowych, co dodatkowo potwierdza rolę komórek produkujących CD24 w opisywanym procesie. To odkrycie pozwala nam lepiej zrozumieć podstawowe procesy biologiczne zachodzące w tkance tłuszczowej i umożliwia nam oraz innym badaczom analizę tych komórek w organizmach żywych zwierząt. Pozwala to także na ustalenie czynników molekularnych odpowiedzialnych za formowanie tkanki tłuszczowej, tlumaczy dr Rodeheffer. Potencjalnie możemy badać, w jaki sposób wzrost i nabieranie funkcji przez te komórki jest regulowane w przebiegu otyłości, a także określić, czy procesy na poziomie molekularnym są związane z regulacją [funkcjonowania] tkanki tłuszczowej oraz rozwojem różnych patologii, takich jak cukrzyca, choroby sercowo-naczyniowe, które są związane z otyłością i syndromem metabolicznym.

Efekty wrodzonego uszkodzenia mózgu u myszy można odwrócić, podając im ludzkie komórki blisko spokrewnione z komórkami macierzystymi - donoszą badacze z amerykańskiego Rochester Medical Center (RMC). Wprowadzenie komórek od człowieka pozwoliło mysim neuronom na odbudowanie brakującej otoczki, zbudowanej z mieliny - lipidowej warstwy, umożliwiającej prawidłowy przepływ impulsów elektrycznych w obrębie układu nerwowego. Obiektem badań Amerykanów były myszy, u których doprowadzono do upośledzenia produkcji mieliny. Zwierzęta tego typu służą jako model osób chorych na stwardnienie rozsianego (MS, od ang. Multiple Sclerosis)- nieuleczalną obecnie chorobę, w której również dochodzi do degeneracji tej osłonki. Zwierzęta wykazujące symptomy SM określane są jako "shiverer" (ang. "drżące"). Ciepią one na poważne zaburzenia koordynacji ruchowej oraz drżenie mieśni wywołane niezdolnością układu nerwowego do koordynacji ich pracy. Zwierzęta tego typu zdychają zwykle po kilku miesiącach życia. W przeszłości kilkakrotnie próbowano przenosić ludzkie komórki macierzyste od człowieka do mysiego mózgu z nadzieją odtworzenia osłonek mielinowych, lecz eksperymenty te kończyły się niepowodzeniem. Tym razem badacze zmienili nieco sposób podawania przeszczepu - postanowili wszczepić do mózgu tzw. komórki progenitorowe. Jest to specyficzny typ komórek podobnych do komórek macierzystych, lecz "ukierunkowanych" w taki sposób, że w naturalnych warunkach mogą zostać transformowane wyłącznie do jednego lub kilku typów komórek dojrzałych (w tym przypadku były to komórki progenitorowe gleju - tkanki, której zadaniem jest wspomaganie prawidłowego rozwoju neuronów). Aby podnieść skuteczność procedury, badacze postanowili zastosować wielokrotne wszczepianie komórek w różne rejony mózgu, dzięki czemu oczekiwali poprawy rezultatów w porównaniu do poprzednich prób. Zastosowanie nowej metody okazało się bardzo pomocne w osiągnięciu oczekiwanywch wyników. Ludzkie komórki progenitorowe "przyjęły się" w wielu miejscach centralnego układu nerwowego i rozpoczęły proces mielinizacji uszkodzonych neuronów biorcy przeszczepu. Dodatkowo wykazano, że część zwierząt prezentowała dzięki nowatorskiej terapii poprawę w zakresie funkcji układu nerwowego, zaś niektóre najprawdopodobniej wyleczono całkowicie. Dla porównania, wszystkie "drżące" myszy niepoddane interwencji zdechły w ciągu maksymalnie pięciu miesięcy. Eksperyment naukowców z RMC jest prawdopodobnie pierwszą na świecie skuteczną terapią choroby demielinizacyjnej z użyciem komórek macierzystych lub progenitorowych, na dodatek pochodzących od innego gatunku. Choć badacze zastrzegają, że wyniki badania są wciąż mało pewne, uważają tę metodę terapii za skuteczną, bezpieczną i obiecującą na przyszłość. Odwrócenie procesu demielinizacji jest prawdopodobnie jedyną metodą, która mogłaby pozwolić na przywrócenie sprawności chorym na MS, dotykające około jedną na tysiąc osób. Wyniki badań opublikowano w najnowszym numerze czasopisma Cell Stem Cell.