Sklonowane komórki macierzyste – nihil novi?

Wiele osób czytając w ostatnich dniach doniesienia o nowej pracy, w której opisano stworzenie komórek macierzystych z komórek skórnych, może drapać się po głowie ze zdziwieniem i zadawać pytanie: ale o co chodzi? Przecież to już było.

Przecież pozyskiwanie komórek macierzystych z komórek już wyspecjalizowanych zostało światu pokazane już niejednokrotnie. Ba, została nawet za to przyznana w zeszłym roku Nagroda Nobla z fizjologii i medycyny! Pokrótce tutaj chciałbym zatem wyjaśnić podstawową i najważniejszą różnicę.

Podstawowe sposoby uzyskiwania komórek macierzystych (czyli niewyspecjalizowanych – takich, które można skłonić do różnicowania w niemal każdy rodzaj tkanki) znane nam są dwa. W zasadzie może powienienem powiedzieć, że trzy, bo przecież ten dokładnie proces zachodzi w ciele matki po zapłodnieniu. Ale oczywiście ważne techniki laboratoryjne są dwie.

Jedna z nich to to, co znamy pod nazwą klonowania: od dwóch dawców pobiera się komórkę jajową oraz jądro komórkowe. Z komórki jajowej wyciąga się jądro komórkowe i zastępuje je jądrem komórkowym dawcy. Nowo-powstałą komórkę stymuluje się do podziału, który ostatecznie prowadzi do powstania blastocysty – wczesnego stadium embrionalnego. Na tym etapie tworzy się kolonie komórkowe i takie komórki można teoretycznie stosować do pozyskiwania od nowa wyspecjalizowanych komórek dawcy DNA.

Po lewej ludzkie komórki macierzyste, po prawe uzyskana z nich komórka nerwowa. /Za: Russo, PLoS Biol 3(7): e234 (CC BY)

W ten sposób na świat przyszła owieczka Dolly. Słynny koreański oszust, Hwang Woo-Suk twierdził, że w ten sposób w okolicach 2005 roku udało mu się po raz pierwszy sklonować człowieka (na marginesie – kłamał). Prawda jest jednak taka, że uzyskanie ludzkich komórek zarodkowych (czyli macierzystych) w ten sposób wcale nie jest łatwe.

A było przez wiele lat w ostatnich dekadach Świętym Graalem medycyny, bo zastosowań komórek macierzystych w celach terapeutycznych jest tak wiele, jak wiele jest chorób wyniszczających nasze własne komórki. Najbardziej zaś wyrazistym tutaj przykładem są choroby wyniszczające komórki nerwowe, gdyż tych, zasadniczo, nie mamy szans odzyskać. Komórki macierzyste byłyby więc odpowiedzią na wszystkie Alzheimery, Parkinsony i inne takie. Ale także – w bliżej nieokreślonej przyszłości – na przeszczepy organów.

Ponieważ jednak klonowanie łatwe nie jest, uczeni przez lata szukali metod alternatywnych. I taką metodę odkrył właśnie Yamanaka i za to został nagrodzony Noblem w 2012 (jego współlaureat, Gurdon, dostał ją za badania nad klonowaniem). Yamanaka wynalazł metodę, dzięki której potrafi zmusić wyspecjalizowane komórki do „cofnięcia się” w rozwoju.

W skrócie metoda polega na tym, że do komórek wyspecjalizowanych, np. fibroblastów (czyli właśnie komórek skóry) wstrzykuje się specjalnie zaprojektowane retrowirusy. Te powodują zmiany w ekspresji pewnych genów – tych właśnie odpowiedzialnych za specjalizację komórki. I tak zmodyfikowanym komórkom pozwala się dzielić, a po kilku tygodniach w populacji komórek zaczynają pojawiać sie komórki zachowujące się jak komórki macierzyste. Te komórki nazywa się indukowanymi pluripotencjalnymi komórkami macierzystymi.

Komórki indukowane zmieniły oblicze badań w dziedzinie komórek macierzystych i ich zastosowania w medycynie. Z czasem pojawił się jednak problem: okazało się, że takie komórki są bardziej podatne na podleganie zmianom nowotworowym. Tak więc do tej pory mieliśmy dwie techniki labotaryjne pozyskiwania komórek macierzystych: jedną, która na ludziach tak naprawdę nie działała, oraz drugą, która działała, ale dawała komórki, które mogły prowadzić do nowotworów, więc do celów terapeutycznych nadawały się przeciętnie.

I tu na scenę wkracza Shoukhrat Mitalipov z uczelni OHSU w Stanach Zjednoczonych, któremu udało wyprodukować się ludzkie komórki macierzyste metodą klonowania, a wyniki tych badań opisano właśnie w Cell dwa dni temu. Nie jest jednak tak, że Mitalipov i jego wyniki wzięły się z nikąd. Jego grupa opisywała w Nature już pięć lat temu, jak za pomocą zmodyfikowanej techniki klonowania udało im się stworzyć linie macierzystych komórek makaków.

Tu dodać trzeba tylko kilka może szczegółów. Sukces Mitalipova – najpierw z makakami, a pod koniec zeszłego roku już z komórkami ludzkimi – nie jest wynikiem czarnej magii, nie jest wynikiem wielkiego, nowatorskiego odkrycia. Jest za to wynikiem dopracowanych, lecz niewielkich, zmian w już znanych i stosowanych wcześniej eksperymentalnych protokołach. Pokazując, że czasem wcale nie trzeba myśleć na wielką skalę (ang. think big). Czasem wystarczy po prostu myśleć. Ach, no i oczywiście ciężko pracować.

Odpowiadając więc na początkowe pytanie: tak, to, co właśnie zobaczyliśmy, to zjawisko nowe i do tej pory nieosiągalne. Nowa jest nie tyle sama technika, ale przede wszystkim to, że udało się komórki macierzyste uzyskać z komórek ludzkich. Pozyskiwanie zaś komórek macierzystych z komórek wyspecjalizowanych (najczęściej skórnych), o którym niektórzy z Was mogli już czytać wielokrotnie wcześniej, dotyczyło zapewne albo komórek indukowanych, albo prac prowadzonych na przykład na myszach lub innych ssakach, u których klonowanie sprawdza się nieźle bez dodatkowych wygibasów.

Literatura:

1. Byrne, J., Pedersen, D., Clepper, L., Nelson, M., Sanger, W., Gokhale, S., Wolf, D., & Mitalipov, S. (2007). Producing primate embryonic stem cells by somatic cell nuclear transfer Nature, 450 (7169), 497-502 DOI: 10.1038/nature06357

2. Tachibana, M., Amato, P., Sparman, M., Gutierrez, N., Tippner-Hedges, R., Ma, H., Kang, E., Fulati, A., Lee, H., Sritanaudomchai, H., Masterson, K., Larson, J., Eaton, D., Sadler-Fredd, K., Battaglia, D., Lee, D., Wu, D., Jensen, J., Patton, P., Gokhale, S., Stouffer, R., Wolf, D., & Mitalipov, S. (2013). Human Embryonic Stem Cells Derived by Somatic Cell Nuclear Transfer Cell DOI: 10.1016/j.cell.2013.05.006