Jak stworzyć narządy do przeszczepów? Pracują nad tym w Poznaniu

Tylko niewielkie grono naukowców wie, że w Poznaniu funkcjonuje laboratorium, do którego wprost przeniesiono metodę, za którą Nobla otrzymał duet Gordon - Yamanaka. Jest to w tej chwili jedno z niewielu miejsc, w którym prowadzi się tego typu prace badawcze. A to oznacza, że stolica Wielkopolski ma szansę stać się pierwszym w Polsce ośrodkiem, w którym rozwijana będzie medycyna regeneracyjna właśnie dzięki wielofunkcyjnym komórkom macierzystym, zwanymi w skrócie iPS. (induced pluripotent stem cells). Na to potrzeba oczywiście jeszcze kilku lat pracy.

Dzięki odkryciom Johna B. Gurdona i Shinya Yamanaki możliwe jest otrzymanie w laboratorium wielofunkcyjnych komórek, które potrafią przekształcić się w dowolną komórkę organizmu. A to znaczy, że także w dowolną tkankę: serca, krwi, chrząstki czy wątroby.

Naukowcy przewidują nawet, że w przyszłości dzięki komórkom macierzystym możliwe będzie wytwarzanie narządów do przeszczepów, sztucznej krwi czy szpiku. Mało tego, na naszych oczach rodzi się tzw. medycyna regeneracyjna - nowa metoda leczenia, dzięki której będzie można naprawić uszkodzone organy lub narządy. W Polsce podwaliny pod tę nową gałąź medycyny tworzone są właśnie w Poznaniu.

Do tej pory badacze sądzili, że medycyna regeneracyjna będzie możliwa wyłącznie dzięki komórkom macierzystym pobranym od ludzkich embrionów.

O wyjątkowych zdolnościach komórek macierzystych naukowcy wiedzieli już wcześniej. Nagrodę Nobla za odkrycie tych właściwości otrzymał w 2007 r. Brytyjczyk Martin Evans. Do tej pory jednak badacze sądzili, że medycyna regeneracyjna będzie możliwa wyłącznie dzięki komórkom macierzystym pobranym od ludzkich embrionów.

Jednak właśnie odkrycie tegorocznych noblistów zmieniło takie myślenie i dowiodło, że wielofunkcyjne komórki macierzyste za pomocą wyrafinowanych manipulacji można wytworzyć z dowolnej tkanki dorosłego organizmu, np. ze skóry, krwi czy wątroby.

To odkrycie przyniosło jeszcze jedną niebagatelną wartość - etyczną. Wcześniej medycyna regeneracyjna była z punktu widzenia etyki co najmniej podejrzana - właśnie ze względu na prace prowadzone na ludzkich embrionach: trzeba było niszczyć wczesne ludzkie zarodki (pięć dni po zapłodnieniu), aby móc leczyć.

Naukowcy sądzili bowiem początkowo, że tylko macierzyste komórki zarodkowe mogą się przekształcać w dowolne komórki (nerwowe, komórkę krwi, skóry). W warunkach naturalnych taki proces zachodzi wyłącznie w trakcie ciąży, kiedy to komórki specjalizują się do konkretnych zadań. W licznych środowiskach naukowych na całym świecie pozyskiwanie komórek macierzystych z ludzkich zarodków uchodziło więc za niedopuszczalne.

Prace prowadzone na komórkach macierzystych zostały zakazane w wielu krajach (m. in. w USA), a tym samym postęp w medycynie regeneracyjnej zawisł na włosku. John B. Gurdon i Shinya Yamanaki, udowadniając, że komórki macierzyste nie muszą pochodzić od ludzkich embrionów, pokazali więc, że ten rodzaj badań może być moralny. Niektórzy komentatorzy okrzyknęli tegoroczna decyzję komitetu noblowskiego "sukcesem moralności w nauce".

Podstawową, praktyczną zaletą komórek iPS jest ich zdolność do przekształcania w dowolne komórki i tkanki dorosłego organizmu.

Badania nad odmładzaniem komórek prowadzi w Poznaniu dziesięcioosobowy zespół pod kierownictwem dra Macieja Wiznerowicza. Stworzone przez niego laboratorium Terapii Genowej znajduje się w Wielkopolskim Centrum Onkologii przy ul. Garbary, gdzie mieści się Katedra Biotechnologii Medycznej Uniwersytetu Medycznego. To właśnie te dwie jednostki zaangażowane są w badania.

Dr Wiznerowicz z pasją opowiada o tym, nad czym pracuje zespół.
- Za zgodą pacjenta pobieramy komórki ze skóry, które za pomocą inżynierii genetycznej cofamy w rozwoju do komórek iPS. Komórki te charakteryzujemy, utrzymujemy w hodowli lub przechowujemy zabezpieczone w banku tkanek w ciekłym azocie do dalszych badań - wyjaśnia dr Wiznerowicz i przypomina, co to oznacza dla pacjentów: - Podstawową, praktyczną zaletą komórek iPS jest ich wielofunkcyjność, tzn. zdolność do przekształcania w dowolne komórki i tkanki dorosłego organizmu.

Dzięki medycynie regeneracyjnej i komórkom iPS możemy podjąć się naprawy uszkodzonych organów i narządów. Przykładem może być niewydolny mięsień sercowy po zawale. Dzięki komórkom serca otrzymanych z komórek iPS, można doprowadzić do zabliźnienia rany pozawałowej, przywracając jednocześnie prawidłową funkcję mięśnia sercowego.

Przekształcając komórki iPS w komórki nerwowe możemy myśleć o naprawie zmiażdżonego rdzenia kręgowego, np. po wypadku motocyklowym albo niefortunnego skoku "na główkę". Medycyna regeneracyjna wykorzystująca niemal nieograniczone możliwości komórek iPS daje potencjalnie szansę dla chorych na Parkinsona, cukrzycę, osoby z ubytkami chrząstek w stawach, np. kolanowych czy ubytkami dysków w kręgosłupie.
Ale okazuje się, że to nie wszystko. Komórki można otrzymywać indywidualnie dla każdego pacjenta, co eliminuje wcześniejsze niebezpieczeństwo związane z transplantacją komórek czy narządów od niespokrewnionego dawcy.
Program Welcome Fundacji na rzecz Nauki Polskiej, dzięki któremu dr Wiznerowicz stworzył specjalistyczny zespół badawczy oraz wyposażył laboratorium światowej klasy, zakłada na razie tzw. badania podstawowe. Na etap regularnego leczenia pacjentów przyjdzie jeszcze poczekać.

Obecnie dr Maciej Wiznerowicz oraz dr Wiktoria Suchorska, która jest członkiem zespołu badawczego i zarazem kierownikiem Pracowni Radiobiologii, planują już dalsze prace, które pomogłyby w wykorzystaniu komórek iPS do wytworzenia chrząstki i komórek serca. Bo to właśnie w tym obszarze chcą się specjalizować poznaniacy.

- Jeśli nasz projekt się powiedzie, przed nami jeszcze próby kliniczne - zapowiada dr Maciej Wiznerowicz. I zastrzega:
- Niestety, aby leczyć chorych, musimy jeszcze zmienić prawo unijne, które nakłada na nas pewne ograniczenia. Wierzę, że tegoroczny Nobel sprawę przyspieszy - tłumaczy.

Jeśli ta prognoza się sprawdzi, to pierwsze próby kliniczne z wykorzystaniem komórek iPS będą możliwe w Poznaniu za 3-5 lat.

Skład zespołu badawczego: Marta Klimczak, Patrycja Sobczak, Sylwia Mazurek, Wiktoria Suchorska, Urszula Oleksiewicz, Joanna Wróblewska, Katarzyna Szatkowska, Katarzyna Tomczak, Katarzyna Kulcenty, Marta Gładych, (na dole) Maciej Wiznerowicz (szef zespołu badawczego, kierownik Pracowni Terapii Genowej i laureat Welcome FNP), Andrzej Mackiewicz (kierownik Katedry Biotechnologii Medycznej), Szymon Bajon

***
Mleko nie musi uczulać

Nie mniej ścisły związek z tegorocznymi noblistami ma Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, a dokładnie dr inż. Zofia Madeja z Katedry Genetyki i Podstaw Hodowli Zwierząt, gdzie zajmuje się badaniem czynników odpowiedzialnych za różnicowanie się komórek zarodkowych w aspekcie uzyskiwania stabilnych linii komórek macierzystych. Materiał badawczy stanowią zarodki bydła, jako że ich rozwój jest bardzo zbliżony do rozwoju zarodków ludzkich, a także posiadają one ogromny potencjał komercyjny, jeśli chodzi o biotechnologię. Wyniki jej badań, nie tylko będą pomocne w medycynie człowieka, ale mogą ułatwić technologię tworzenia zwierząt transgenicznych.

- Czyli takich, które np. będą produkować modyfikowane mleko bez określonych białek, które mają właściwości uczulające lub wręcz wydzielających w mleku białka terapeutyczne. Nie bez znaczenia jest to również w przypadku nowoczesnej hodowli zwierząt, gdyż w wyniku transgenezy będzie można uzyskać zwierzęta o lepszych parametrach hodowlanych - tłumaczy dr Z. Madeja.

Dr Madeja jest w Polsce od trzech lat. Wcześniej przez pół roku pracowała w Wellcome Trust/Cancer Research UK Gurdon Institute, którego współzałożycielem jest właśnie John B. Gurdon. Zespół badawczy, w którym pracowała, ściśle współpracował z angielskim noblistą w zakresie biologii rozwoju ssaków oraz mechanizmów różnicowania komórek zarodkowych. Później przeniosła się do The Babraham Institute Cambridge, który również należy do konsorcjum instytutów naukowych tworzących zaplecze badawcze dla Uniwersytetu w Cambridge.

WIDZIAŁEŚ COŚ CIEKAWEGO? ZNASZ INTERESUJĄCĄ HISTORIĘ? MASZ ORYGINALNE ZDJĘCIA?
NAPISZ DO NAS NA ADRES [email protected]!