Znajdź zawartość

Naukowcy z Uniwersytetu w Bostonie opracowali prostą, jednoetapową procedurę pozwalającą na uzyskanie komórek macierzystych z komórek dojrzałego organizmu. Sekretem opracowanej techniki jest lentiwirus, czyli cząstka zakaźna stworzona na bazie wirusa HIV. Został on pozbawiony genów odpowiedzialnych za replikację (są one "dostarczane" przez zmodyfikowane genetycznie komórki, które służą jako gospodarze konieczni do namnażania lentiwirusów), za to wzbogacono je o zestaw czterech genów pozwalających na "cofnięcie w rozwoju" komórek pobranych z organizmu dorosłych myszy. Uzyskany przez Amerykanów wirus jest w stanie zaatakować komórkę i wprowadzić do niej swoje geny, lecz nie jest zdolny do namnażania się w jej wnętrzu. Co więcej, jest on zdolny do trwałego wbudowania własnych genów do genomu gospodarza. Oznacza to, że raz zainfekowana komórka będzie już zawsze posiadała zawartą w jego wnętrzu sekwencję DNA i syntetyzowała białka w oparciu o zapisane w niej informacje. To nie pierwszy raz, kiedy wykorzystano lentiwirusy do modyfikacji komórek, lecz nikt wcześniej nie zawarł wszystkich potrzebnych do tego genów w jednej sekwencji i w jednym wirusie. Daje to gwarancję, że jeżeli dana komórka zostanie zmodyfikowana, otrzyma wszystkie cztery geny w jednym "pakiecie", co było dotychczas nieosiągalne. Co więcej, wszystkie cztery sekwencje są wprowadzane w równej liczbie kopii (za idealną uważa się w tym wypadku sytuację, gdy pojedyncza komórka jest infekowana przez pojedynczą cząstkę wirusową), dzięki czemu uzyskane komórki mają bardziej przewidywalne właściwości. W swoim eksperymencie badacze z Bostonu użyli zestawu genów, które umożliwiły przekształcenie mysich fibroblastów (komórek należących do tkanki łącznej) do postaci tzw. pluripotentnych komórek macierzystych. Posiadają one większość cech komórek macierzystych pobranych z embrionu, lecz stosowana metoda jest znacznie mniej kontrowersyjna od manipulowania zarodkami. Co więcej, nowa technika jest dziesięciokrotnie bardziej wydajna od tych stosowanych dotychczas. Wykonane badanie stanowi istotny krok naprzód, gdyż pozwala na uzyskanie komórek macierzystych na masową skalę bez wykonywania nadmiernie skomplikowanych eksperymentów. Być może uda się także uspokoić w ten sposób krytyków, uważających doświadczenia na komórkach zarodkowych za nieetyczne. Kolejnym celem zespołu, prowadzonego przez Cesara A. Sommera, jest "uzbrojenie" lentiwirusa w sekwencje umożliwiające kontrolowane usunięcie wstawionych uprzednio genów. Umożliwi to jeszcze dokładniejszą kontrolę stanu komórek, zwiększając tym samym "realizm" testów prowadzonych na uzyskanych w ten sposób komórkach pluripotentnych.

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.

Badacze ze słynnego MIT (Massachusetts Institute of Technology) donoszą o stworzeniu specjalnego szczepu modyfikowanych genetycznie myszy, u których możliwe jest uzyskanie wyjątkowo dużej liczby identycznych komórek macierzystych. Zastosowany zabieg pozwoli na znaczne ułatwienie badań nad tymi niezwykłymi tworami. Komórki, o których mowa, to tzw. indukowane pluripotentne komórki macierzyste (IPS, od ang. Induced Pluripotent Stem Cells). Każda z nich jest zdolna do podziału, którego wynikiem jest uzyskanie jednej komórki zdolnej do przemiany w dojrzałą komórkę określonej tkanki (proces ten nazywamy różnicowaniem) i drugiej, która zachowuje właściwości IPS. Wyjątkowość zastosowanej techniki polega na tym, że uzyskane komórki macierzyste mają zdolność różnicowania do wielu różnych typów komórek - w organizmie niemodyfikowanego gryzonia komórek obdarzonych taką zdolnością jest bardzo niewiele, co utrudnia ich izolację w celu przeprowadzenia badań. Nie istniały także dostatecznie wydajne procedury pozwalające na uzyskanie znacznych ilości komórek pluripotentnych. Eksperyment naukowców z MIT pozwala na uzyskanie licznej puli takich komórek, które można następnie pobierać z wielu różnych tkanek zwierzęcia. Doświadczenie, przeprowadzone pod przewodnictwem Mariusa Werniga i Christophera Lengnera, było dość skomplikowane. Jego pierwszym etapem była modyfikacja genetyczna fibroblastów - jednego z rodzajów komórek skóry dorosłej myszy. Efekt taki uzyskano za pomocą specjalnie zmodyfikownego wirusa HIV, który pozwala, podobnie jak jego naturalny odpowiednik, na trwałą integrację przenoszonego genu z DNA gospodarza. Komórki "wzbogacono" w ten sposób w cztery dodatkowe geny związane z regulacją rozwoju i dojrzewania komórek. Wirus został zaprojektowany w taki sposób, by przenoszone przez niego geny aktywowały się po podaniu antybiotyku doksycykliny, dzieki czemu możliwa była precyzyjna regulacja procesu wytwarzania IPS. Uzyskane pluripotentne komórki macierzyste pobrano od myszy, a następnie wszczepiono do rozwijających się zarodków kolejnego pokolenia gryzoni. Ponieważ wszystkie komórki dojrzewającego organizmu powstają w wyniku podziału komórek macierzystych zarodka, logicznym jest, że znaczny fragment ciała zwierzęcia powstał w wyniku podziału zmodyfikowanych IPS. Oznacza to, że liczne tkanki dojrzewającego gryzonia reagowały na podanie antybiotyku tak samo, jak uzyskane pierwotnie komórki macierzyste. Zastosowanie tej zawiłej techniki opłaciło się - powstałe dzięki niej myszy wykazywały 20-, a nawet 50-krotnie wydajniejszą produkcję pluripotentnych komórek macierzystych w stosunku do tych uzyskiwanych z pomocą dotychczasowych metod. Oznacza to, że poziom ich wytwarzania jest wystarczająco wysoki, by pobrać je od zwierzęcia i prowadzić na nich badania. Dodatkową zaletą procedury jest fakt, że możliwe jest, w przeciwieństwie do niektórych stosowanych uprzednio protokołów uzyskiwania IPS, przeprowadzenie kompletnego projektu badawczego na identycznych genetycznie komórkach pochodzących od jednego dawcy. Używane dotąd metody często wymuszały na badaczu pobieranie komórek od wielu zwierząt, przez co wyniki były mniej spójne i wiarygodne. Szczegółowe informacje na temat eksperymentu opisano w czasopiśmie Nature Biotechnology.