Odkryte przez zespół profesora Mariusza Ratajczaka „embrionalnopodobne komórki macierzyste” mogą okazać się kluczem do długowieczności.
Prof. dr hab. med. Mariusz Ratajczak – dyrektor Instytutu Komórek Macierzystych, Centrum Leczenia Nowotworów University of Louisville w USA i kierownik Zakładu Fizjologii Pomorskiej Akademii Medycznej w Szczecinie. Współtworzył Zakład Transplantologii Polsko-Amerykańskiego Instytutu Pediatrii CM UJ w Krakowie i kierował nim w latach 1999-2005. W 2006 r. został laureatem prestiżowej nagrody Fundacji na Rzecz Nauki Polskiej (tzw. Polskiego Nobla).
Z prof. Mariuszem Ratajczakiem podczas IV Krakowskiej Konferencji „Opieka nad pacjentem z chorobą nowotworową” rozmawiała Agnieszka Labisko.
Odkrycie zespołu pod kierownictwem pana profesora nowego typu komórek macierzystych, które występują również w tkankach dorosłych osobników, zostało docenione w ubiegłym roku Polskim Noblem. Szukając tych komórek musiał pan złamać kilka naukowych dogmatów...
Pierwszym dogmatem, z którym musieliśmy się zmierzyć, było przekonanie, że te właśnie krwiotwórcze komórki macierzyste mogą zmieniać ukierunkowanie, że raptem mogą stać się komórkami macierzystymi dla mięśnia sercowego, wątroby, układu nerwowego. Nigdy nie wierzyłem, żeby aż tak niezwykłą plastyczność była możliwa. Wysunąłem zatem hipotezę, że w szpiku kostnym, obok komórek macierzystych dla układu krwiotwórczego, będą też innego rodzaju komórki macierzyste, zdecydowanie mniej liczne. I to one będą miały te imponujące możliwości różnicowania się w inne tkanki. Szukanie tych komórek było złamaniem kolejnego dogmatu, ponieważ ich izolacja wymagała użycia całkiem innych parametrów niż te, które do tej pory były używane do sortowania komórek macierzystych. Szukaliśmy jednak wytrwale tych maleńkich „diamentów” i udało nam się je w końcu wyizolować. Opracowaliśmy powtarzalną technologię ich pozyskiwania i opisaliśmy ich budowę.
Jak udało się skłonić odkryte komórki do produkcji takich tkanek, jakich sobie państwo życzyliście?
Gdy prowadziliśmy badania na komórkach izolowanych z mysiego szpiku, pomógł nam odrobinę przypadek. Przez pomyłkę położyliśmy je, zamiast na komórki izolowane z podścieliska szpiku kostnego, to na linię mioblastów. A to jest linia komórek mięśniowych i one najwyraźniej wydzielają coś takiego albo mają pewne czynniki na powierzchni, które stymulują te nasze maleńkie komórki do tworzenia charakterystycznych sfer, przypominających ciałka embrionalne. I jeżeli teraz tak namnożone komórki położymy w hodowlach, używanych do różnicowania w kierunku tkanki mięśniowej, komórek nerwowych, komórek budujących trzustkę czy komórek układu krwiotwórczego, one nam utworzą komórki takiego typu, jaki będziemy chcieli. W ten sposób uzyskaliśmy, na razie zwierzęcy, model namnożenia tych komórek do celów terapeutycznych, do stosowania w różnych modelach uszkodzeń. Wiemy już w tej chwili, że m.in. w przypadku zawału sercowego u myszy te komórki bardzo ładnie wpływają na regenerację.
Kolonie komórek macierzystych. Fot. na lic. GNU. Źr. Wikipedia.Czy można będzie za ich pomocą leczyć człowieka?
Obecnie izolujemy już tego typu ludzkie komórki macierzyste m.in. ze szpiku kostnego i z krwi pępowinowej. Koncentrujemy się na tym, aby z tych komórek wyhodować coś, co przypomina ciałka embrionalne, żeby mieć ich wystarczającą ilość do terapii.
Skąd jednak biorą się komórki macierzyste u dorosłych?
August Weismann, niemiecki genetyk z przełomu XIX i XX wieku, uważał, że to, co jest w nas biologicznie nieśmiertelne, to linia zarodkowa. Ona tworzy ciało, które służy do przekazywania genów na potomstwo. Wygląda na to, że komórki macierzyste, które znaleźliśmy, pochodzą właśnie z linii zarodkowej, z bardzo wczesnych komórek epiblastu. Nazwaliśmy je „bardzo małymi embrionalnopodobnymi komórkami macierzystymi” (VSEL – po angielsku: very small embryonic-like stem cells). Odkryliśmy je u dorosłych osobników, ponieważ część z nich zostaje zdeponowana w tkankach, m.in. w szpiku kostnym, jako źródło komórek do regeneracji. Mogą zostać uwolnione do krwi obwodowej w stanach stresu i też m.in. dlatego są w krwi pępowinowej.
Czyli te komórki, obok krwiotwórczych komórek macierzystych, są pewnego rodzaju polisą na życie.
Tak, one zostają zdeponowane w szpiku kostnym młodych ssaków jako źródło komórek do regeneracji. Niestety, ich liczba zmniejsza się z wiekiem. Można też „bankować” krew pępowinową. Do tej pory takie banki powstawały głównie z myślą o komórkach macierzystych układu krwiotwórczego. Teraz wiemy jednak, że we krwi pępowinowej są również komórki VSEL. One będą mogły w przyszłości posłużyć m.in. do regeneracji mięśnia sercowego, uszkodzonego mózgu czy do leczenia cukrzycy, przez wytworzenie komórek produkujących insulinę. Kiedy opracujemy metody izolacji, zabezpieczenia tych komórek oraz ich namnożenia, to wtedy uzyskamy rzeczywiście polisę na życie.
Pobieranie komórek macierzystych VSEL z krwi pępowinowej i od dorosłych osobników nie budzi etycznych kontrowersji.
Tak, mogą być alternatywą dla embrionalnych komórek macierzystych, pozyskiwanych na przykład drogą klonowania terapeutycznego.
Jak długi okres czasu dzieli nas od tego, żeby można je było stosować np. w leczeniu zawału u ludzi?
To może się stać bardzo szybko. Może posłużę się tutaj takim przykładem. Kiedy wyjechałem do USA po habilitacji 17 lat temu, zacząłem tam pracować na takim bardzo prymitywnym komputerze, który był wielkości zabawki. Do dzisiaj nastąpił ogromny postęp w dziedzinie komputerów i informatyki. Mamy e-mail, możemy ściągać gazety z internetu, możemy publikować własne materiały na stronach www. Tak samo dynamicznie rozwijają się nauki medyczne. XXI wiek to będzie wiek komórek macierzystych. Postęp w medycynie napędza odwieczne pragnienie długowieczności. Komórki VSEL możemy w pewnym sensie porównać do kropel z mitycznego kielicha Św. Graala. Pojawiła się medycyna regeneracyjna, nowa gałąź, która się rozwija w oparciu o wykorzystanie właśnie komórek macierzystych w terapii uszkodzonych narządów i tkanek. Środek ciężkości badań przesuwa się z dziedziny przeszczepiania narządów na przeszczepianie komórek macierzystych. Ogromny potencjał intelektualny badaczy – biologów, klinicystów, przy czym nie tylko hematologów w tej chwili, ale również kardiologów, dermatologów, gastrologów, właściwie specjalistów wszystkich dziedzin, cały potencjał jest w tej chwili skierowany do rozwoju właśnie tego typu techniki. Możemy się spodziewać, że niebawem może nastąpić niezwykły skok w tej dziedzinie, ponieważ tak wielu ludzi nad tym pracuje.
Komórki macierzyste są nie tylko kluczem do długowieczności, ale również do poznania przyczyn chorób nowotworowych.
Istnieje cienka czerwona linia pomiędzy regeneracją a nowotworami. Przypuszcza się, że odkryte przez nas komórki macierzyste i być może inne, zbliżone do nich, znajdują się w przewlekłym ognisku zapalnym, które próbuje się regenerować. Jeżeli z jakiś przyczyn ulegną mutacjom, to z nich zaczyna rosnąć nowotwór. Wtedy mamy do czynienia z komórkami macierzystymi nowotworu. Jeżeli leczymy nowotwór, to czasem tylko zmniejszamy guz, a te maleńkie komórki niejednokrotnie przeżywają. One, tak jak normalne komórki macierzyste, migrują i, niestety, mogą też dawać przerzuty. Dlatego cały nasz wysiłek musi iść na opracowanie takich technik terapeutycznych, które nie tylko będą niszczyły już bardziej zróżnicowane komórki, występujące w guzie, ale również te komórki macierzyste nowotworu, które są odpowiedzialne za jego przerzutowanie i za jego odnowienie się po radio/chemioterapii.
Sukcesy w badaniach nad komórkami macierzystymi VSEL to duży sukces nauki polskiej...
W moim laboratorium w Louisville pracuje duża grupa absolwentów różnych krakowskich uczelni. Warto wspomnieć o dużych zasługach dr Magdaleny Kuci, która w tej chwili jest liderem tego projektu. W tym laboratorium mówi się głównie po polsku i ja zawsze mówię, że to jest taka najbardziej wysunięta na zachód filia Uniwersytetu Jagiellońskiego.
Rozmawiała Agnieszka Labisko.
