Znajdź zawartość

Przeszczepienie starym myszom szpiku kostnego młodych gryzoni zapobiega pogorszeniu funkcji poznawczych - pamięci i zdolności uczenia. Choć wcześniejsze badania pokazywały, że przetoczenie krwi młodych myszy może odwrócić spadek formy poznawczej u starych osobników, nie było do końca wiadomo, czemu się tak dzieje - podkreśla prof. Helen Goodridge z Cedars-Sinai. Nasze badania sugerują, że odpowiedzi należy szukać w specyficznych właściwościach młodych komórek krwi. Jeśli podobne procesy uda się potwierdzić u ludzi, utoruje to drogę nowym terapiom spowalniającym postępy chorób neurodegeneracyjnych, np. alzheimera (ChA). W ramach eksperymentu 18-miesięczne myszy dostawały szpik myszy 4-miesięcznych albo osobników w swoim wieku. Pół roku później zbadano ich aktywność, zdolność uczenia, a także pamięć przestrzenną i roboczą. Okazało się, że gryzonie, którym przeszczepiono szpik młodych myszy, wypadały o wiele lepiej niż osobniki, które otrzymały stary szpik. Co istotne, wypadały lepiej również od grupy kontrolnej, która nie przeszła żadnego przeszczepu. Gdy później zbadano hipokamp, strukturę mózgu ważną dla pamięci, stwierdzono, że choć liczba neuronów była w przybliżeniu taka sama, u biorców młodego szpiku zachowało się więcej synaps niż u biorców starego szpiku. Pogłębione badania ujawniły przyczynę tego zjawiska. Komórki krwi powstające w młodym szpiku zmniejszały aktywację mikrogleju, czyli rezydentnych makrofagów z mózgu, które z jednej strony dbają o stan zdrowia neuronów, z drugiej jednak mogą stać się nadreaktywne i rozłączać synapsy. Przy niższej liczbie nadreaktywnych komórek mikrogleju neurony będą się mieć dobrze, a jednocześnie przetrwa więcej połączeń między nimi. Nasze prace wskazują, że spadek funkcji poznawczych u myszy można znacząco zredukować, dostarczając młode komórki krwi, które zapobiegną utracie synaps w przebiegu starzenia - opowiada dr Clive Svendsen. Zespół Svendsena pracuje nad "personalizowanymi" młodymi krwiotwórczymi komórkami macierzystymi. W przyszłości mogłyby one pomóc w zastąpieniu własnych postarzałych komórek macierzystych i znaleźć zastosowanie w zapobieganiu spadkowi możliwości poznawczych czy chorobom neurodegeneracyjnym. « powrót do artykułu

Bez wystrzałów startera czy błysków fleszy parę miesięcy temu rozegrano pierwszy na świecie wyścig komórek. Laur zwycięzcy przypadł komórkom szpiku z Singapuru, które wyznaczony w szalce Petriego dystans o długości 400 mikronów pokonały z prędkością 0,00008627872 mm/s. Zawody rozgrywano w 6 nadrzędnych laboratoriach w Singapurze, Londynie, Bostonie, Paryżu, Heidelbergu oraz San Francisco. Zgodnie z regulaminem, filmowaniem zajmowało się powiązane z danym ośrodkiem akademickim lokalne Centrum Obrazowania Nikona. Na spotkaniu Amerykańskiego Stowarzyszenia Biologii Komórki, które odbyło się w zeszły weekend w Denver, wręczono nagrody w postaci aparatów fotograficznych oraz medale. Miejsca drugie i trzecie przypadły dwóm rodzajom komórek piersi, zgłoszonym do nagrywanego przez dobę wyścigu przez Odile Filhol-Cochet z iRTSV we Francji. Na czwartym miejscu znalazły się komórki skóry Rumeny Begum z King’s College, London. W sumie w zmaganiach uczestniczyło 70 typów komórek z 50 różnych laboratoriów. Mile widziane były także komórki z mutacjami. Organizatorzy World Cell Race podkreślają, że przyświecał im jak najbardziej poważny cel: chodziło o dokładniejsze zbadanie poruszania się komórek, co może pomóc w zrozumieniu rozprzestrzeniania się nowotworu. W przyszłości mają się odbyć zmagania w innych dyscyplinach, np. pływaniu. Na witrynie World Cell Race można przeczytać, jak powinna wyglądać arena zmagań komórek (ich dostarczeniem zajmowała się firma CYTOO). Tory z fibronektyny muszą otaczać zapory z materiały cytofobowego. Ze względu na różne rozmiary komórek, szlaki mogły mieć 4 albo 12 mikronów szerokości. Nagrania odbywały się w sierpniu, a wrzesień poświęcono na analizę uzyskanych materiałów i porównania. http://www.youtube.com/watch?v=2yxE8LcJ48w

Radioterapia, czyli naświetlanie promieniowaniem jonizującym, to od dawna stosowany sposób zwalczania nowotworów. Powszechnie znana jest jego największa wada: promieniowanie zabijające komórki rakowe jednocześnie szkodzi również zdrowej tkance. Konieczne jest zatem umiejętne, bardzo ostrożnie dozowanie dawek promieniowania, co ogranicza niestety jego możliwości lecznicze. Na pomysł zmniejszenia szkodliwego oddziaływania promieniowania bez zmniejszania dawek wpadli uczeni z nowojorskiego Uniwersytetu Jesziwy. Skupili się oni na jednym z największych zdrowotnych zagrożeń radioterapii: niszczenia komórek szpiku kostnego. To właśnie szpik kostny, a dokładniej zawarte w nim komórki macierzyste, jest producentem krwi w naszych organizmach, jego uszkodzenie powoduje spadek ilości białych ciałek oraz płytek krwi. Ich uwagę zwróciły właściwości melaniny, czyli pigmentu, jaki zawiera ludzka skóra. Pozwala on nam się opalać, daje barwę naszej skórze i włosom, oraz ogranicza on szkodliwe działanie promieniowania ultrafioletowego. Ale jak wykorzystać go do ochrony szpiku kostnego? Jak dostarczyć ochronną substancję do kości? Rozwiązaniem okazała się... nanotechnologia. Cząstki krzemu o wielkości 20 nanometrów pokryto kilkoma warstwami syntetycznej melaniny i wstrzyknięto doświadczalnym myszom. Jak się okazało, cząsteczki z melaniną osadzają się w szpiku kostnym, pozostając tam przez jakiś czas. Można było przystąpić do testów. Myszy z wstrzykniętą nano-melaniną oraz grupę kontrolną poddano napromieniowaniu typowemu dla radioterapii i badano jego skutki przez trzydzieści dni. Sprawdzano wyniki badań krwi, które są doskonałym znacznikiem stopnia uszkodzenia szpiku. Myszy poddane ochronnej kuracji miały się dużo lepiej od grupy kontrolnej, spadek ilości białych ciałek i trombocytów, czyli płytek krwi, był dużo mniej gwałtowny: wynosił zaledwie 10% w porównaniu do 60% u myszy bez melaninowej ochrony. Co ważne, również szybkość powrotu parametrów krwi do normy była dużo wyższa. Wykazano zatem, że podana w tej sposób melanina chroni szpik kostny, podczas eksperymentu nie odnotowano również żadnych szkodliwych skutków ubocznych. Świetnie, ale czy nie melanina nie będzie też chronić komórek rakowych? Ponieważ jednak badano w ten sposób myszy zdrowe, drugi eksperyment miał na celu rozwianie wątpliwości, czy aplikowana melanina nie będzie czasem chronić również guzów nowotworowych, co dyskwalifikowałoby ją z planowanych zastosowań. Badanie powtórzono więc na myszach chorych na nowotwór - czerniaka. W leczeniu wykorzystano radioaktywny izotop, którego cząstki przyczepione były do antyciał. Po wstrzyknięciu izotopu do krwioobiegu antyciała przyczepiają się do cząsteczek melaniny, uwalnianych przez komórki rakowe, a promieniowanie zabija je z niewielkiej odległości. Wyniki pokazały, że melaninowe nanocząstki nie przeszkadzają terapii izotopowej: rozmiar guzów zmniejszał się w takim samym stopniu, jak u myszy z grupy kontrolnej. Również tutaj utrzymywało się ponadto ochronne działanie melaniny na szpik kostny. Krzemowe nanocząstki pokryte melaniną utrzymywały swoją obecność w szpiku nawet do 24 godzin. Ponieważ jednak są bardzo szybko usuwane przez fagocyty, nie powinny stanowić większego problemu, czy zagrożenia, podczas badań nie wykryto żadnych skutków ubocznych. Możliwość ochrony szpiku kostnego podczas radioterapii pozwoli na stosowanie bardziej intensywnej kuracji, zwalczanie guzów szybciej i skuteczniej, zapewne też może nawet ocalić życie wielu chorym. Rezultaty są tak obiecujące, że planuje się już wykorzystanie melaniny do ochrony innych wrażliwych tkanek ludzkiego organizmu. Na celowniku uczonych będzie teraz analogiczna ochrona komórek układu trawiennego. Możliwe są także pozakliniczne zastosowania melaniny, np. podczas wycieków radioaktywnych, czy u astronautów, którzy są narażeni na duże dawki promieniowania, być może nawet podczas teoretycznych ataków bronią atomową. Opracowana terapia musi być jeszcze dokładnie przebadana, testy kliniczne, czyli na prawdziwych chorych, rozpoczną się w ciągu dwóch - trzech lat. W badaniach brali udział naukowcy z Koledżu Medycznego im. Alberta Einsteina na Uniwersytecie Jesziwy: Andrew Schweitzer, Arturo Casadevall, Leo Forchheimer, Julia Forchheimer, Ekarerina Dadachov, Sylvia Olnick, Robert S. Olnick.

Po raz pierwszy wykazano, że za pomocą wyłącznie kształtu formy można zadecydować o rodzaju tkanki, w którą przekształci się komórka macierzysta ze szpiku kostnego. Milan Mrksich z University of Chicago uważa, że udało mu się odkryć nowy – fizyczny, a nie chemiczny - sposób sterowania komórkami macierzystymi, który będzie można wykorzystać do uzyskania tkanek i narządów do przeszczepów. Amerykański zespół umieszczał pojedyncze komórki macierzyste w formach o średnicy 50 mikrometrów. Miały one kształt gwiazd, kwiatów, kwadratów, pięcioboków oraz okręgów. Formy zanurzono w pożywce zawierającej substancje "skłaniające" do przekształcenia w tkankę tłuszczową i kostną. Wszystkim komórkom stworzono identyczne warunki chemiczne, jednak 70% mieszkanek form z licznymi kątami, czyli gwiazd i pięcioboków, stawało się komórkami kości, a te wciśnięte do bardziej obłych kształtów z większym prawdopodobieństwem kończyły jako adipocyty. Amerykanie tłumaczą, że decydującym czynnikiem jest dostępność kątów. Dają one komórkom punkty podparcia, z których mogą rozbudowywać tworzące wewnętrzny szkielet filamenty. W gwiaździstych formach tworzą się długie i bardzo wytrzymałe włókna, w wyniku czego powstają komórki kości. Zaokrąglone krawędzie kwiatów czy kół oznaczają wzrost krótkich i delikatnych filamentów, dlatego w tym przypadku wybór pada na tkankę tłuszczową. Komórki zmieniają kształt i właściwości mechaniczne zarówno podczas rozwoju, jak i przemieszczając się po organizmie. Niewykluczone więc, że oddziałując na ich formę, uruchamiamy geny sterujące rozwojem.

Każdy z nas posiada we krwi unikalną kolekcję przeciwciał, z których część może nas chronić przed chorobami zakaźnymi. Dlaczego tak niewielu ludzi posiada jednak immunoglobuliny skierowane przeciwko HIV? Jak donosi zespół dr. Laurenta Verkoczy'ego z Duke University, dzieje się tak, ponieważ organizm... niszczy komórki wytwarzające te cząsteczki. Odkrycia dokonano dzięki badaniom na myszach zmodyfikowanych genetycznie w taki sposób, by ich szpik kostny zmienił swoje działanie. Wytwarzane przez ten organ prekursory limfocytów B, czyli komórek zdolnych do wytwarzania przeciwciał, pozbawiono zdolności do syntezy szerokiego spektrum przeciwciał, skierowanych przeciwko różnym rodzajom ciał obcych. Zamiast tego, szpik został zaprogramowany tak, by prekursory limfocytów B wytwarzały jeden rodzaj przeciwciał, przypominający dobrze scharakteryzowane ludzkie przeciwciało 2F5. Białko to jest jednym z nielicznych rodzajów immunoglobulin zdolnych do neutralizacji wielu szczepów HIV, lecz jednocześnie jest mało swoiste, tzn. mogłoby ono związać także prawidłowe elementy tkanek i wywołać w ten sposób atak układu immunologicznego na zdrowe komórki. Ponieważ organizmy ssaków posiadają naturalny mechanizm eliminacji potencjalnie autoagresywnych prekursorów limfocytów B, zespół dr. Verkoczy'ego chciał sprawdzić, czy komórkom wytwarzającym przeciwciała przypominające 2F5 uda się dojrzeć do postaci dojrzałej, czy też zostaną one odrzucone jako potencjalne źródło zagrożenia. Jak się okazało, proces selekcji przeszły bardzo nieliczne prekursory limfocytów. Świadczy to o tym, że organizm uznał je za potencjalnie niebezpieczne i zablokował ich dalszy rozwój. Oczywiście, wraz z utratą tych komórek spadła ilość obecnych we krwi przeciwciał zdolnych do wiązania HIV. Zebrane informacje są niezwykle istotne z punktu widzenia profilaktyki AIDS. Wiele wskazuje na to, że proces eliminacji przeciwciał podobnych do 2F5 zachodzi także u ludzi, którzy, gdyby nie ten proces, mogliby posiadać naturalną odporność przeciwko tej chorobie. Można jednak przypuszczać, że odpowiednio przygotowana terapia genowa mogłaby ułatwić przetrwanie komórek produkujących 2F5 i ułatwić w ten sposób prewencję zakażeń HIV.

Badacze z Uniwersytetu Harvarda oraz MIT odkryli, że brak jednego z genów w genomie dawcy przeszczepu szpiku kostnego może doprowadzić do poważnej reakcji immunologicznej. Zaobserwowanie tego zjawiska może mieć niebagatelne znaczenie dla poprawy skuteczności transplantacji hematopoetycznych (krwiotwórczych) komórek macierzystych szpiku. To odkrycie daje nam spojrzenie na genetyczne niezgodności, które mogą skomplikować przeszczepy, podsumowuje główny autor odkrycia, dr Steven McCarroll ze Szkoły Medycznej Uniwersytetu Harvarda. W swojej publikacji, opublikowanej przez czasopismo Nature Genetics, naukowiec informuje o zidentyfikowaniu ważnego genu, który może spowodować odrzucenie przeszczepu komórek szpiku kostnego nawet w sytuacji, gdy dawca i biorca są ze sobą blisko spokrewnieni. Odkrycia dokonano podczas analizy około 1300 par spokrewnionych ze sobą dawców i biorców komórek hematopoetycznych szpiku kostnego. Osoby z każdej pary były perfekcyjnie dopasowane pod względem tzw. głównego kompleksu zgodności tkankowej, uznawanego za parametr kluczowy dla powodzenia przeszczepu większości typu tkanek, a mimo to w niektórych przypadkach dochodziło do niepowodzenia zabiegu. Badacze z amerykańskich uczelni chcieli dowiedzieć się, dlaczego tak się stało. Autorzy studium skupili się na genie o nazwie UGT2B17. Jak się okazało, trafili w dziesiątkę, okazało się bowiem, że jego brak w genomie dawcy i jednoczesna obecność u biorcy zwiększa aż o 250% prawdopodobieństwo wystąpienia tzw. choroby "przeszczep przeciw gospodarzowi" (ang. graft versus host disease - GVHD) - jednej z najczęstszych komplikacji związanych z przeszczepem komórek macierzystych szpiku kostnego. GVHD jest nietypową reakcją immunologiczną, rozwijającą się niemal wyłącznie w wyniku przeszczepu komórek szpiku. Rozwija się ona, gdy świeżo przeszczepione komórki krwiotwórcze szpiku kostnego przekształcają się w komórki układu odpornościowego, które rozpoznają tkanki biorcy przeszczepu jako ciała obce i przypuszczają przeciwko nim atak. Odkrycie zespołu dr. McCarrolla może znacząco poprawić jakość diagnostyki i zwiększyć prawdopodobieństwo uniknięcia GVHD. Niewykluczone, że test na obecność UGT2B17 stanie się już niedługo standardową procedurą związaną z próbą dopasowania dawcy i biorcy przeszczepu komórek układu krwiotwórczego.

Naukowcy z uniwersytetu w Heidelbergu zidentyfikowali nową, nieznaną wcześniej funkcję cząsteczek stymulujących powstawanie komórek krwi. Jak się okazuje, niektóre z nich są odpowiedzialne za powstawanie intensywnego bólu towarzyszącego chorobie nowotworowej. Ból towarzyszący nowotworom jest wyjątkowo trudny w leczeniu, zaś jego intensywność bywa przerażająca. Dotychczas, pomimo lat badań, nie udawało się zidentyfikować ani przyczyny tak intensywnych doznań, ani tym bardziej sposobu na ich opanowanie. Teraz, dzięki okryciu niemieckich badaczy, uczyniono w tej dziedzinie ważny krok naprzód. Obiektem badań Niemców były dwie substancje stymulujące powstawanie komórek odpornościowych w szpiku kostnym, znane jako G-CSF (ang. Granulocyte Colony Stimulating Factor - czynnik stymulujący kolonie granulocytów) oraz GM-CSF (Granulocyte and Macrophage CSF). Od pewnego czasu wiadomo, że oba te czynniki są wytwarzane przez wiele rodzajów nowotworów, lecz ich rola w rozwoju choroby pozostawała nieznana. Jak wykazały najnowsze testy, obie badane substancje wpływają nie tylko na powstające komórki krwi, lecz także na neurony. Pod wpływem czynników wzrostowych wytwarzają one znacznie większą liczbę zakończeń czuciowych, przez co wzrasta ich pobudliwość. Może to prowadzić do powstania doznań pomimo braku obecności jakiegokolwiek bodźca. Z dalszych badań nad G-CSF i GM-CSF wynika, że zablokowanie ich aktywności w żywym organizmie nie tylko zmniejsza intensywność bólu, lecz także zmniejsza tempo rozrostu nowotworu. Odkrycie nowych właściwości czynników wzrostu pozwoli na rozpoczęcie badań nad nowymi lekami zwalczającymi ból nowotworowy. Idealny byłby, oczywiście, taki preparat, który blokowałby aktywność czynników wzrostowych wytwarzanych w tkankach, lecz bez zaburzania funkcji szpiku kostnego.

Badacze ze Stanów Zjednoczonych i Hiszpanii donoszą o powodzeniu eksperymentu, który może przybliżyć nas do opracowania skutecznej terapii genowej chorób człowieka. Naukowcom udało się pobrać komórki z ciała pacjenta, skorygować błąd w ich materiale genetycznym, a następnie doprowadzić je do postaci umożliwiającej wytworzenie nowych tkanek pozbawionych defektu. Przełomowe doświadczenie przeprowadzono z udziałem pacjentów cierpiących na anemię Fanconiego - chorobę genetyczną objawiającą się m.in. upośledzeniem pracy szpiku kostnego, zaburzeniami budowy szkieletu oraz podwyższonym ryzykiem białaczki. Schorzenie to rozwija się u nosicieli mutacji dowolnego z trzynastu genów skojarzonych z tą przypadłością. Do przeprowadzenia eksperymentu wykorzystano komórki wyizolowane ze skóry pacjentów. Za pomocą lentiwirusa, czyli cząstki wirusowej zdolnej do trwałego wbudowania własnego DNA do komórki docelowej, do materiału pobranego od każdego z chorych wprowadzono prawidłową kopię genu odpowiedzialnego za określony przypadek choroby. Tak przygotowane komórki poddano kolejnej serii modyfikacji. "Wyleczone" komórki ponownie zakażono lentiwirusem. Tym razem dostarczał on jednocześnie aż cztery geny: OCT4, SOX2, KLF4 oraz c-MYC. Ich zadaniem było przekształcenie komórek skóry do postaci tzw. indukowanych komórek pluripotentnych (ang. induced pluripotent stem cells - iPS), czyli komórek wykazujących większość cech embrionalnych komórek macierzystych, lecz wywodzących się z dojrzałego organizmu, a nie z zarodka. Uzyskane iPS poddano jeszcze jednej przemianie. Dzięki hodowli w pożywce zawierającej odpowiednie czynniki wzrostowe, badaczom udało się uzyskać komórki hematopoetyczne, czyli komórki krwiotwórcze niemal identyczne z tymi występującymi w szpiku kostnym. Udowodniono w ten sposób, że komórki skóry zawierające defekt genetyczny można przekształcić w komórki zdrowe, a następnie uzyskać komórki zdolne do wytwarzania prawidłowo funkcjonujących komórek krwi. Przeprowadzony eksperyment śmiało można uznać za przełomowy. Nigdy dotąd nie udało się przeprowadzić jednocześnie terapii genowej, czyli skorygowania defektu genetycznego, oraz wytworzenia komórek iPS i przekształcenia ich w komórki innej tkanki, niż wyjściowa. Oznacza to ogromny krok naprzód w badaniach nad rozwojem terapii genowej i rodzi wielkie nadzieje na to, że już za kilka-kilkanaście lat będzie możliwe jej stosowanie w medycynie.

Aktywność białka p53, zwanego niekiedy "strażnikiem genomu", była dotychczas uznawana za krytyczną linię obrony komórek przed transformacją nowotworową. Okazuje się jednak, że w pewnych okolicznościach ta sama proteina może znacznie zwiększać oporność komórek na chemioterapię. Opisywany proces jest ściśle związany ze zjawiskiem wyciszenia (ang. quiescence), charakteryzującym się niemal całkowitym zatrzymaniem podziałów komórek macierzystych oraz zmniejszeniem tempa ich metbolizmu. Jak pokazują najnowsze badania przeprowadzone przez badaczy ze szpitala Memorial Sloan-Kettering Cancer Center (MSKCC), zjawisko to pomaga komórkom macierzystym szpiku przeżyć pomimo stosowania znacznych dawek chemioterapii. "Wyciszone" komórki krwiotwórcze szpiku kostnego wytwarzały zadziwiająco wysoki poziom białka p53. Jest to zaskakujące, gdyż proteina ta była dotąd jednoznacznie kojarzona jako czynnik sprzyjający apoptozie, czyli obumieraniu komórek np. w odpowiedzi na uszkodzenia. Okazuje się jednak, że w tym wyjątkowym przypadku aktywność p53 powoduje, w obecności innych czynników, dokładnie przeciwny efekt - oporność zdrowych komórek macierzystych szpiku na agresywną farmakoterapię nowotworu. To pierwszy raz, kiedy ktokolwiek ustalił, iż p53 odgrywa rolę w ustanawianiu stanu wyciszenia komórek. Co więcej, zaskakujące jest, iż niektóre komórki, które utraciły p53, mogą w rzeczywistości być znacznie łatwiej zabite od tych, w których p53 funkcjonuje normalnie - opisuje wyniki badań ich główny autor, dr Stephen Nimer, szef Służby Hematologicznej w MSKCC. Zdaniem naukowca, dokonane odkrycie może być istotne przede wszystkim podczas prób wyeliminowania tzw. komórek macierzystych nowotworu. Ta słabo poznana grupa jest uważana za "dostawcę" nowych komórek nowotworowych dzięki swojej zdolności do intensywnych podziałów. Dr Nimer przypuszcza, że mogą one okresowo przechodzić w stan analogiczny do wyciszenia i w ten sposób ograniczać własną podatność na chemioterapię.

Szwajcarscy naukowcy donoszą o zidentyfikowaniu nowej, nieznanej dotąd puli komórek macierzystych, aktywowanej wyłącznie w sytuacji zagrożenia zdrowia lub życia. Dotychczas uważano, że komórki macierzyste dzielą się stosunkowo rzadko, by zmniejszać ryzyko mutacji. Dokładne dane na temat częstotliwości bądź liczby ich podziałów w czasie życia organizmu nie były jednak znane. Dzięki najnowszym badaniom okazuje się, że cecha ta cechuje się znaczną zmiennością. Eksperyment przeprowadził zespół prowadzony przez dr. Andreasa Trumppa oraz dr Annę Wilson. Badacze wyznakowali DNA komórek macierzystych szpiku kostnego myszy, a następnie mierzyli zawartość znacznika w różnych momentach życia organizmu. Założenie eksperymentu było proste: za każdym razem, gdy komórka się dzieli, dochodzi także do rozdziału barwnika pomiędzy komórki potomne. Dzięki badaniu obliczono, że około 15% komórek macierzystych szpiku myszy pozostaje w stanie "uśpienia" przez bardzo długi okres czasu i dzieli się zaledwie pięć razy w ciągu całego życia zwierzęcia. Jak się okazało, w tym samym czasie główna pula komórek macierzystych dzieliła się pięciokrotnie częściej. Szczęśliwie dla myszy, mało aktywne komórki macierzyste mogą szybko powrócić do częstego przeprowadzania podziałów i odtworzyć szpik. Dzieje się tak po wydzieleniu odpowiednich substancji lub wtedy, gdy organizm znajduje się w stanie poważnego zagrożenia. Co więcej, komórki należące wcześniej do grupy "uśpionych" mogą odtworzyć szpik znacznie skuteczniej i to kilka razy z rzędu. W tym samym czasie komórki aktywne mogą tego dokonać zaledwie raz. Niezależnie od tego, z której grupy pochodziły, po odtworzeniu szpiku komórki ponownie przechodziły w stan uśpienia. Jesteśmy przekonani, że uśpione komórki macierzyste praktycznie nie odgrywają roli w zdrowym organizmie, prezentuje swoje wnioski dr Trumpp. Dodaje: ciało trzyma swoje najbardziej zdolne komórki jako sekretną rezerwę na wypadek zagrożenia i ukrywa je w zagłębieniach szpiku kostnego zwanych niszami. Kiedy szpik zostanie uszkodzony, komórki błyskawicznie zaczynają codziennie się dzielić, ponieważ istnieje nagłe zapotrzebowanie na krwinki. Zdaniem naukowca odkrycie może mieć zastosowanie nie tylko w badaniu reakcji organizmu na stres, lecz może także pomóc zrozumieć fizjologię guzów nowotworowych. Jak twierdzi dr Trumpp, komórki macierzyste guza mogą przechodzić proces "uśpienia", w czasie którego są niewrażliwe na czynniki docierające z zewnątrz. Może to oznaczać, że chwilowa aktywacja komórek macierzystych guza wraz z natychmiastowym wdrożeniem chemioterapii mogłaby znacznie zwiększyć szanse na wyleczenie.

Przeszczep szpiku kostnego wykonany w celu wyleczenia białaczki pozwolił 42-letniemu Amerykaninowi nie tylko na wyleczenie nowotworu, lecz najprawdopodobniej wyeliminował także wirusa HIV z jego organizmu. Wielu badaczy twierdzi, że zdobyte doświadczenie stanie się przełomem w walce z "dżumą XXI wieku". Bohaterami niezwykłej historii są: niemiecki hematolog Gero Huettler oraz jego pacjent amerykańskiego pochodzenia, którego nazwiska nie podano. Niezwykły zabieg, wymagający wykorzystania wiedzy z pogranicza onkologii, transplantologii i genetyki, najprawdopodobniej pozwolił na całkowite wyleczenie mężczyzny z infekcji wirusem HIV. Od momentu wykrycia obecności patogenu do przeszczepu minęło aż 10 lat, lecz od czasu nowatorskiej terapii nie wykryto w jego organizmie obecności wirusa. Każdego dnia byliśmy przygotowani na złe wyniki - przyznaje Huettler. Na szczęście, pomimo upływu 20 miesięcy od zabiegu, wiadomości na temat zdrowia Amerykanina są optymistyczne. I choć nie ma stuprocentowej pewności, że zakażenie nie powróci, wielu badaczy jest zachwyconych efektem leczenia. Sekretem powodzenia terapii była mutacja w komórkach macierzystych przeszczepianego szpiku kostnego. Pacjent może mówić o prawdziwym szczęściu w nieszczęściu, gdyż rozwój białaczki w jego organizmie wymusił przeszczep szpiku, który z kolei zapobiegł rozprzestrzenianiu się HIV. Dawca narządu był nosicielem mutacji w obu kopiach genu CCR5, kodującego białko potrzebne do wnikania wirusa do komórek krwi. Bez interakcji z prawidłową (niezmutowaną) proteiną HIV jest niezdolny do ataku. Oznacza to, że pomimo iż wirus był obecny w organizmie, nie był on w stanie zainfekować komórek. Prowadziło to najprawdopodobniej do stopniowego zaniku zakażenia. Sam dr Huettler przyznaje, że nie planował takiego rozwoju wydarzeń, lecz postanowił wykorzystać okazję. Przez przypadek przeczytałem o tym [mowa o efektach mutacji - red.] w 1996 roku. Zapamiętałem to i pomyślałem, że to może zadziałać. Zanim doszło do transplantacji, własny szpik kostny Amerykanina został całkowicie zniszczony za pomocą kombinacji promieniowania jonizującego oraz leków. Gdy unieszkodliwiono układ odpornościowy pacjenta, przeszczepiono komórki szpiku posiadające w swoim genomie zbawienne uszkodzenie informacji genetycznej. Jednocześnie, w trosce o bezpieczeństwo przeszczepianego materiału, całkowicie odstawiono terapię przeciwwirusową. Ryzykowne podejście do terapii opłaciło się, gdyż po dwudziestu miesiącach od zabiegu w organizmie mężczyzny wciąż nie wykryto śladów wirusa. Trzeba jednak przyznać, że biorca przeszczepu miał szczęście, przy którym nawet "szóstka" w totolotku to drobiazg. Oprócz trudności w dobraniu pary dawca-biorca dodatkową trudnością był fakt, iż zaledwie jeden na tysiąc Europejczyków i Amerykanów nosi mutację w genie CCR5. To nie pierwszy raz, gdy przeszczep szpiku pozwolił na zwalczenie AIDS lub infekcji HIV. Pomiędzy latami 1982 i 1996 podobny eksperyment udał się co najmniej dwukrotnie. Wówczas jednak przyczyna powodzenia terapii nie była znana. Czy była nią właśnie zbawienna mutacja? Być może nie dowiemy się tego już nigdy. A co czeka nas w przyszłości? Badacze są ostrożni w ogłaszaniu odnalezienia "lekarstwa na AIDS" i zwracają uwagę na konieczność przeprowadzenia dalszych badań. Mimo to trzeba przyznać, że osiągnięty przez dr. Huettlera sukces jest niebywały. Być może w przyszłości uda się modyfikować materiał genetyczny komórek macierzystych w taki sposób, by przeszczep zawierał wyłącznie komórki odporne na infekcję. Jeżeli jednak kiedykolwiek będzie to możliwe, na pewno nie stanie się to wcześniej niż za kilkanaście lat.

Australijska nastolatka Demi-Lee Brennan jest pierwszym na świecie człowiekiem, u którego po przeszczepie wątroby doszło do zmiany grupy krwi na grupę dawcy. Ponadto jego układ odpornościowy niemal całkowicie "podmienił" jej własny. Okazało się bowiem, że komórki macierzyste z wszczepionego narządu spenetrowały szpik kostny dziewczyny. Ryzyko odrzucenia zmalało właściwie do zera, można więc było zrezygnować z przyjmowania leków immunosupresyjnych (The New England Journal of Medicine). Po konsultacjach wewnątrzszpitalnych i na arenie międzynarodowej okazało się, że nikt nie słyszał wcześniej o takim przypadku. Lekarze ze Szpitala Dziecięcego Westmead, Uniwersytetu w Sydney i Australian National Liver Transplant Unit nadal zajmują się badaniem tego fenomenu. Gdy dziewczynka miała 9 lat, wystąpiła u niej niewydolność wątroby. Dziewięć miesięcy po przeszczepie zdumieni medycy zauważyli opisane wyżej zmiany. Jak mówi hepatolog, dr Michael Stormon, teraz Demi-Lee jest zdrową 15-latką. Przyznaje też, że mamy do czynienia z sytuacją przypominającą przeszczep szpiku kostnego, którego przecież wcale nie było. Obecnie Australijka jest pacjentką ambulatoryjną. Naukowcy zastanawiają się, czy przypadek Brennan może mieć jakieś implikacje dla transplantologii. W końcu jednym z podstawowych problemów jest ryzyko odrzucenia przeszczepionego organu. Niewykluczone, że dziewczynie poszczęściło się dzięki pewnemu splotowi wydarzeń. Po operacji doszło do zakażenia, co mogło pozwolić namnożyć się komórkom macierzystym dawcy.

Potrząsanie myszą zapobiega przybieraniu na wadze. W ramach, delikatnie mówiąc, nietypowych eksperymentów naukowcy z Uniwersytetu Stanowego Nowego Jorku na krótki czas umieszczali zwierzęta na wibrującej platformie. Zabieg ten ograniczał ponoć rozwój komórek tłuszczowych aż o 20%. Studium trwało 4 miesiące. Wielu ekspertów odnosi się sceptycznie zarówno do planu badań, jak i wyciągniętych na tej podstawie wniosków. Dlatego chcieliby się dowiedzieć, czy udałoby się je powtórzyć. Wcześniejsze eksperymenty Clintona Rubina wykazały, że u zwierząt umieszczanych na drgającej płytce dochodzi do wzmocnienia kośćca. Wg Rubina, wibracje doprowadzają w jakiś sposób do tego, że komórki macierzyste szpiku przekształcają się w komórki kostne. W artykule opublikowanym pod koniec zeszłego roku w Journal of Clinical Investigation Amerykanin dywagował, że te same komórki mogą też mieć zdolność przeobrażania się w komórki tłuszczowe. Wyciągnął z tego prosty wniosek, że potrząsanie myszą zapobiegnie zwiększaniu się masy ciała, wpływając za to korzystnie na kondycję kości. Aby przetestować tę hipotezę, zespół Rubina napromieniował zwierzęta, eliminując w ten sposób ich własne komórki szpikowe. Następnie przeprowadzono zabieg przeszczepu od myszy wytwarzającej wewnątrz komórek (także szpiku) fluoryzujące na zielono białka. Potem przez 6 tygodni połowę zoperowanych gryzoni codziennie na 15 minut stawiano na drgającej 90 razy na sekundę płytce (przyspieszenie wynosiło 0,2 G). U osobników tych w tkance tłuszczowej występowało mniej jarzących się na zielono komórek. W drugiej części eksperymentu myszy wytrząsano nie przez 6, lecz przez 15 tygodni. Po upływie tego czasu skany wykazały, że na ich tułowiu występuje o 27% mniej tłuszczu niż w grupie kontrolnej. Amato Garcia z Uniwersytetu Stanforda podkreśla, że takie oddziaływanie na komórki jest możliwe, ponieważ są one wyposażone w różnego rodzaju receptory, które mogą także reagować na zmiany ciśnienia powstające podczas drgań. Inni zgłaszają wątpliwości. Przypominają, że nie kontrolowano m.in. ilości pożywienia konsumowanego przez obie grupy myszy. Bruce Spiegelman twierdzi ponadto, że fluoryzujące komórki w tkance tłuszczowej wcale nie musiały być zróżnicowanymi komórkami macierzystymi szpiku, ale komórkami układu odpornościowego. Powstają one w szpiku, a następnie dość często przebywają właśnie w tkance tłuszczowej. Rubin przyznaje, że nie ma pojęcia, czy eksperymentalna terapia sprawdziłaby się również w przypadku ludzi. Poza tym, wg niego, wibracje wpływają na tempo formowania się nowych komórek tłuszczowych, a nie na przemianę materii.

Paleontolog Maria McNamara z University College Dublin odnalazła u żab, które żyły 10 milionów lat temu, pierwszą zachowaną próbkę szpiku. Odkrycie pokazuje, że ta podatna na rozkład tkanka może przetrwać przez zdumiewająco długi czas nawet w niewielkich kościach płaza. McNamara badała skamieliny żab z hiszpańskich kopalni siarki, kiedy odkryła w rozłamywanej kości szpik. Zdziwiona, zaczęła analizować inne skamieniałości i znalazła szpik u 10% dorosłych zwierząt. Pod mikroskopem elektronowym można było zobaczyć, że zachowała się pierwotna struktura szpiku oraz duże komórki kościogubne, zwane inaczej osteoklastami, które występują na granicy kości i szpiku. Skamieniały szpik zawiera materiał organiczny bogaty w siarkę. Testy aminokwasów, białek i DNA nadal trwają (Geology). Odkrycie McNamary sugeruje, że paleontolodzy mogli nie dostrzegać pozostałości szpiku wewnątrz wielu innych nietkniętych skamieniałości. Ludzie nigdy nie dążą do tego, by zaglądać do środka, ponieważ kości są tak cenne, iż nie chce się ich niszczyć — tłumaczy McNamara.