Komórki macierzyste

WALKA O WZROK » Komórki macierzyste

Poniżej znajdą Państwo wywiad na temat komórek macierzystych, który przeprowadziłem z Panem doktorem nauk medycznych Dariuszem Boruczkowskim z Polskiego Banku Komórek Macierzystych. 

 


J.W.: Co to są komórki macierzyste?


D.B: Obecne w naszym organizmie komórki macierzyste są niezróżnicowaną populacją zdolną do samoodnawiania się, dojrzewania, podziału (teoretycznie przez czas nieokreślony) i do tworzenia bardziej wyspecjalizowanych linii komórkowych. Inaczej rzecz ujmując, można napisać, że są one zdolne uzupełniać swoją liczbę, dojrzewać do podziału, który tworzy zróżnicowane komórki potomne, dające początek wszystkim komórkom potrzebnym w naszym życiu. Z naukowego punktu widzenia można je podzielić na cztery główne kategorie: totipotencjalne, pluripotencjalne, multipotencjalne (np. krwiotwórcze komórki macierzyste – KKM, których źródłem jest m.in. ludzka krew pępowinowa) oraz unipotencjalne.


Totipotencjalne to jedyne w organizmie komórki, które mogą różnicować się do każdego typu. Czyli inaczej: są zdolne do utworzenia całego organizmu. Przykładem jest powstała w wyniku zapłodnienia zygota lub blastomery, które powstają w wyniku jej dalszego rozwoju.


Pluripotencjalne powstają podczas kolejnego etapu rozwoju zygoty. Posiadają zdolność różnicowania się do każdego z trzech rodzajów listków zarodkowych: mezodermy, ektodermy i endodermy. Mogą również dać początek każdemu typowi komórek – nie mogą jedynie przekształcić się „z powrotem” w totipotencjalne, obecne w początku rozwoju człowieka.


Multipotencjalne powstają w zakresie „tylko” pojedynczego listka zarodkowego. Komórki te mogą przekształcać się we wszystkie typy komórek tylko w obrębie danego listka zarodkowego, z którego pochodzą. Np. w obrębie mezodermy mogą dać początek komórkom szpiku, krwi lub mięśni, do tej grupy należą krwiotwórcze komórki macierzyste (KKM), których źródłem jest m.in. ludzka krew pępowinowa.


Unipotencjalne są ostatnie w rozwoju. Różnicują się już tylko do jednego, ściśle określonego typu komórek dojrzałych (np. komórek nabłonka), zachowując jednak w porównaniu z dojrzałymi stałą zdolność podziału. 


W każdym żywym organizmie, systematycznie – przez całe życie –  powstają nowe, które następnie dojrzewają, różnicują się w bardziej wyspecjalizowane, a na koniec po ściśle określonym czasie, zapisanym w ich materiale genetycznym, obumierają. I właśnie komórki macierzyste dostarczają nowych pokoleń w miejsce obumarłych.

 

J.W.: Co w Polsce leczy się komórkami macierzystymi?


D.B.: Dzisiaj przeszczepieniem komórek macierzystych w sposób standardowy leczy się już kilkadziesiąt chorób. Przeszczepienie komórek to procedura polegająca na wymianie (częściowej lub całkowitej) komórek wadliwie funkcjonujących albo zmienionych nowotworowo na prawidłowe komórki macierzyste (KM), które mogą pochodzić od pacjenta (przeszczepienie autologiczne) oraz zdrowego dawcy (przeszczepienie allogeniczne) spokrewnionego lub niespokrewnionego. Obecnie w praktyce klinicznej wykorzystuje się komórki pochodzące z trzech źródeł: szpik kostny, krew obwodowa i krew pępowinową.


Zabieg pobrania KKM ze szpiku najczęściej wykonuje się nakłuwając wielokrotnie (w znieczuleniu ogólnym) talerze kości biodrowych. Sam zabieg przeszczepienia pod względem technicznym jest  prosty: jest to przetoczenie dożylne KKM przez cewnik centralny. Powyższa metoda pozyskiwania KKM ze szpiku kostnego do celów leczniczych jest stosowana regularnie u dzieci od 1989 roku (Poznań).


Krwiotwórcze komórki macierzyste po ich farmakologicznym zmobilizowaniu do krwi obwodowej pobiera się z żył przy użyciu maszyny – separatora komórkowego. Liczba komórek macierzystych we krwi obwodowej przed mobilizacją jest bardzo mała. Dlatego dawcy przez parę dni przed zabiegiem pobrania należy wstrzykiwać dożylnie lub podskórnie farmakologiczne czynniki wzrostu odpowiednich linii komórkowych. Pobranie z żył obwodowych jest to trwający parę godzin, złożony zabieg. Aby pobrać odpowiednią liczbę KKM, wystarczającą do transplantacji, najczęściej należy procedurę powtórzyć.


Tę metodę pozyskiwania materiału biologicznego do transplantacji u chorych dzieci stosuje się regularnie w Polsce już od 1994 roku (Wrocław). W naszym kraju po raz pierwszy krew pępowinową przeszczepiono chłopcu ze wznową białaczki limfoblastycznej. Przeszczepiona krew pochodziła razem ze szpikiem kostnym pobranym w dniu transplantacji od jego młodszej siostry.


W Polsce własne krwiotwórcze komórki macierzyste stosowano już do leczenia:

  • chorób rozrostowych układu krwiotwórczego takich jak (wg częstości przeszczepiania): chłoniaki złośliwe, ostra białaczka szpikowa, ostra białaczka limfoblastyczna, ziarnica złośliwa, przewlekła białaczka  szpikowa, histiocytoza złośliwa;
  • guzów litych takich jak (wg częstości przeszczepiania): zwojak zarodkowy, mięsak Ewinga, guzy ośrodkowego układu nerwowego, mięsaki tkanek miękkich, nerczak zarodkowy i inne guzy wieku dziecięcego.


Z kolei allogeniczne (np. od rodzeństwa) krwiotwórcze komórki macierzyste stosowano w naszym kraju między innymi do leczenia:

  • chorób rozrostowych układu krwiotwórczego takich jak (wg częstości przeszczepiania): ostra białaczka limfoblastyczna, ostra białaczka szpikowa, zespoły mielodysplastyczne, przewlekła białaczka szpikowa, chłoniaki złośliwe, zwojak zarodkowy i inne;
  •  chorób nierozrostowych takich jak (wg częstości przeszczepiania): ciężka nabyta niedokrwistość aplastyczna, wrodzone niedobory odporności, niedokrwistość Fanconiego, niedokrwistość Blackfana-Diamonda, choroby metaboliczne, inne wrodzone niewydolności szpiku. 


J.W.: Jakie mogą być powikłania po tej terapii?


D.B.: Optymalizacja postępowania prowadzona jest minimum od roku 1974, kiedy powstała European Group for Blood and Marrow Transplantation. Niestety pomimo długotrwałych badań, najpoważniejszym powikłaniem /co absolutnie nie oznacza, że najczęstszym/ pozostaje nadal wznowa choroby podstawowej. Innymi słowy pomimo wielu tysięcy przeprowadzonych już transplantacji nadal nie udało się uzyskać stuprocentowej skuteczności leczenia. Inne powikłanie – jak toksyczność – są związane z rodzajem zastosowanego przed transplantacja leczenia niszczącego komórki biorcy.


Po transplantacji oprócz toksyczności mogą pojawiać się również, w związku ze spadkiem odporności, różnego rodzaju zakażenia. Kolejnym powikłaniem może być choroba przeszczep przeciwko gospodarzowi, której występowanie jest połączone ze stopniem niezgodności tkankowej pomiędzy biorca i dawcą. Choroba przeszczep przeciwko gospodarzowi polega na tym, że przeszczepione limfocyty dawcy, odpowiedzialne za stymulację reakcji odpornościowych w organizmie biorcy działają według swojego dotychczasowego "zaprogramowania" i rozpoznają komórki organizmu biorcy jako obce. Dochodzi do niszczenia komórek biorcy przez limfocyty dawcy. Dotyczy to praktycznie wszystkich komórek organizmu biorcy. Na atak jednak najbardziej narażone są komórki o krótkim cyklu życia, a więc komórki nabłonka i niektórych narządów miąższowych. W efekcie objawy tej choroby są wynikiem uszkodzenia nabłonka skóry oraz nabłonka przewodu pokarmowego. 


J.W.: Czy – a jeśli tak to kiedy – w przypadku leczenia komórkami macierzystymi ważna jest zgodność tkankowa?


D.B.: Zgodność tkankowa jest bardzo ważna przy planowaniu przeszczepienia komórek od dawcy. Najlepiej, jeżeli dawca jest zgodny z biorcą w stopniu umożliwiającym przeszczepienie komórek. Co nie zawsze oznacza, że można przeszczepiać komórki tylko od idealnie zgodnego dawcy. Istnieje, w zależności od rodzaju dawcy (spokrewniony lub niespokrewniony) i rodzaju pobranych od niego komórek optymalny stopień zgodności tkankowej, który ze statystycznego punktu widzenia daje najlepsze wyniki leczenia.


Przechowywana krew pępowinowa może posłużyć jedynie (bez wykonywania dodatkowych badań zgodności tkankowej) do leczenia pacjenta, od którego została pobrana. Po wykonaniu dodatkowych badań, mających na celu potwierdzeniu zgodności pomiędzy przechowywanym materiałem biologicznym a potencjalnym biorcą, może posłużyć również (ze statystycznym prawdopodobieństwem całkowitej zgodności wynoszącym 25%) choremu rodzeństwu.


W przypadku przeszczepiania własnych komórek nie bada się zgodności. Chociaż w przypadku dużego oddziału transplantacji zdarza się, że takie badanie przeprowadza się jako kolejny test potwierdzający pochodzenie przeszczepianych komórek od konkretnego pacjenta. 


J.W.: Czy komórki macierzyste od dawcy innej rasy  mogą być przeszczepiane? Rasa ma w ogóle tutaj jakiekolwiek znaczenie?


D.B.: Przy badaniu stopnia zgodności pomiędzy chorym biorcą i zdrowym dawcą rasa nie ma żadnego znaczenia. Najważniejsze to dobrać dla pacjenta biorcę, który będzie z nim zgodny w sposób umożliwiający bezpieczne przeprowadzenie przeszczepienia komórek. 

 

J.W.: Czy organizm pacjenta może odrzucić przeszczepione komórki macierzyste? Chodzi mi zarówno o te, których dawcą i biorcą jest ta sama osoba, jak i o te gdzie do czynienia mamy z komórkami od innego dawcy. 


D.B.: Jest to bardzo rzadkie powikłanie, ale może wystąpić, zwłaszcza w przypadku niewystarczającej zgodności pomiędzy dawca i biorcą. Jeżeli takie powikłanie wystąpi, powinno się przeprowadzić następną transplantację, ale na przykład zmieniając leki, które służą do wcześniejszego (przed dniem przeszczepienia) niszczenia komórek chorego biorcy.

 

J.W.: Czy przeszczepione komórki macierzyste pobudzają przy okazji do „działania” te, które znajdują się od samego początku w naszym organizmie?


D.B.: Istnieją dwie teorie opisujące mechanizm działania komórek macierzystych w medycynie regeneracyjnej. Pierwsza teoria głosi, że odbudowa uszkodzonej struktury następuje poprzez wbudowanie się przeszczepionych komórek. Druga teoria promuje mechanizm „pobudzania” pozostałych zdrowych komórek – poprzez wydzielane przez komórki macierzyste substancje biologiczne – do przejęcia funkcji komórek uszkodzonych. Który z tych mechanizmów dominuje – tego nie wiadomo i jest to jeszcze przedmiotem badań naukowych.


Szczególnym schorzeniem, w którym coraz częściej bada się wpływ leczniczy komórek, jest cukrzyca typu I. Niektórzy naukowcy starają się przeszczepiać własne komórki po wcześniejszym zniszczeniu starego szpiku. Jak wiadomo, uważa się, że cukrzyca typu I  jest chorobą, w której nieprawidłowo działający system odpornościowy niszczy komórki wysp trzustkowych produkujące insulinę. Po zniszczeniu starego szpiku przeszczepia się zebrane wcześniej własne komórki i zdarza się, że po odbudowaniu szpiku niszczenie własnej trzustki nie występuje.

 

J.W.: Co się dzieje z tymi komórkami, które zostały przeszczepione, ale nie przejęły funkcji leczniczej, regeneracyjnej?


D.B.: Powoli obumierają i są usuwane z organizmu biorcy.  Nie zawsze wszystkie komórki podejmują po przeszczepieniu swoje funkcje i jest to normalne, ale najważniejsze jest, aby liczba tych usuwanych komórek była bardzo mała w stosunku do liczby komórek, które przeszczepiono.

 

J.W.: Czy istnieje ryzyko zanieczyszczenia jakimiś wirusami komórek? A co za tym idzie – przedostanie się tychże wirusów do naszego organizmu?


D.B.: Tak. Badania przeprowadzone u dawcy przed transplantacją starają się odpowiedzieć na pytanie, jakie drobnoustroje można przenieść z komórkami z organizmu dawcy do organizmu biorcy. Należy również pamiętać o możliwości uaktywnienia się zakażenia po transplantacji komórek  drobnoustrojami obecnymi w organizmie biorcy.


Obecność standardowych wirusów i bakterii nie jest przeciwskazaniem do pobierania komórek od dawcy lub od chorego. Jednak przeciwskazaniem bezwzględnym do pobierania komórek od dawcy jest np. zakażenie wirusem HIV lub zakażenie bakteriami kiły. 

 

J.W.: Czym się różnią komórki tkankowe od embrionalnych?


D.B.: Każda wczesna komórka embryonalna (totipotencjalna)może dać początek nowemu życiu. Jednak pozyskanie takich komórek jest dyskusyjne i niezgodne z zawodem lekarza transplantologa. Dlatego do leczenia wykorzystuje się komórki z trzeciego etapu rozwoju – multipotencjalne – krwiotwórcze komórki macierzyste (KKM), których źródłem jest m.in. ludzka krew pępowinowa.


Inna komórka multipotecjalna, komórka mezenchymalna, inaczej tkankowa, daje początek tylko określonej tkance, a ich obecność została stwierdzona m.in. w tkance, która znajduje się w sznurze pępowiny. 

 

J.W.: Gdzie i jak to zrobić oraz dlaczego warto zabezpieczyć i przechowywać krew pępowinową?


D.B.: Pobranie krwi, która pozostaje po porodzie w łożysku i w sznurze pępowinowym, jest prostym i bezpiecznym zabiegiem. Polega na nakłuciu naczynia krwionośnego sznura pępowiny (po uprzednim odpępnieniu noworodka) i pobraniu pozostawionej w popłodzie krwi do odpowiedniego zestawu. Pobrane komórki z krwi pępowinowej, tak jak komórki ze szpiku i z krwi obwodowej, po dodaniu środka krioochronnego można przechowywać w ciekłym azocie teoretycznie przez kilkadziesiąt lat.


Dzisiaj wiadomo, że przechowywane nawet przez 15 lat po rozmrożeniu nadal spełniają swoje zadania. Potwierdzono to m.in. w Australii oraz w USA, gdzie kontynuuje się badania porównujące liczbę i funkcję komórek KP przed zamrożeniem oraz po 5- i 10-letnim okresie przechowywania w ciekłym azocie. Najnowsze dane mówią o niezaburzonej funkcji KKM po 24 latach przechowywania. Badania mówią „tylko” o 24 latach, ponieważ ze względu na „wiek” metody, nie ma starszych jednostek komórek, które mogłyby zostać przebadane.

 

J.W.: Jakie kraje przodują w leczeniu i badaniach nad komórkami macierzystymi?


D.B.: Według strony internetowej www.clinicaltrials.gov aktualnie jest prowadzonych 4582 programów klinicznych, które wykorzystują już komórki macierzyste (stem cells) do leczenia pacjentów. Najwięcej oficjalnie zgłoszonych programów prowadzonych jest w USA –  2701, w Europie Zachodniej –  1042, w Chinach –  381 oraz w Kanadzie –  240. Na piątym miejscu plasuje się Bliski Wschód –  174 programy, a na szóstym Australia ze 123 programami klinicznymi.

 


Chciałbym podziękować za ten wywiad Panu doktorowi nauk medycznych Dariuszowi Boruczkowskiemu z PBKM.

Mam nadzieję, że wiele osób, które go przeczytały, poszerzyło swoją wiedzę na temat komórek macierzystych oraz tego, jaką przyniosą one w najbliższych latach rewolucję w medycynie.

Zapraszam też do odwiedzenia strony Polskiego Banku Komórek Macierzystych.

 

www.pbkm.pl


Jarek Węglorz