Komórka - matka: czy Twoje własne komórki mogą Cię wyleczyć?
Zakład Neurochemii, Instytut Farmakologii im. Jerzego Maja PAN
I miejsce w konkursie na artykuł popularnonaukowy dla młodych naukowców IF PAN
Komórki macierzyste kilka lat temu zostały okrzyknięte nadzieją współczesnej medycyny. Nie bez powodu - posiadają one bowiem zdolności do samoodnowy oraz mogą przekształcać się w inne typy komórek. Czy więc natura rzeczywiście posiada własne perpetuum mobile, pozwalające na nieograniczoną regenerację każdego uszkodzonego narządu?
Połączenie plemnika z komórką jajową zwiastuje pojawienie się nowego życia. Jednak jeśli spojrzymy na nasze ciało, w niczym nie przypomina ono ani plemnika, ani komórki jajowej, ani tym bardziej bezkształtnego zlepka komórek, jakim staje się zarodek w pierwszych momentach życia. Jak to się dzieje, że z tych jednakowych komórek, po kilku miesiącach wyrasta organizm mający serce, nerki, mózg oraz szereg innych narządów, z których każdy spełnia odmienną funkcję?
Nowo utworzony zarodek zbudowany jest z jednakowych komórek, które mogą się dzielić (czyli odnawiać swoją populację) lub różnicować (czyli przekształcać w inne typy). Komórki zarodka, które pozwalają na wytworzenie każdej komórki ciała (a więc całego skomplikowanego organizmu) nazywamy totipotencjalnymi. Mogą one przekształcać się w komórki pluripotencjalne – te z kolei są bardziej wyspecjalizowane i dają początek tzw. trzem listkom zarodkowym, z których wytwarzają się wszystkie tkanki. Kolejnym typem są komórki multipotencjalne, dające początek różnym typom komórek o podobnych właściwościach (są to np. krwiotwórcze komórki szpiku kostnego). Ostatnim, najbardziej wyspecjalizowanym rodzajem komórek macierzystych są komórki unipotencjalne, które różnicują się w komórki tylko jednego typu. Podział komórek macierzystych obrazuje poniższy rysunek:
Rycina 1: Podział komórek macierzystych ze względu na zdolność do różnicowania.
Nikt z nas (w tym także komórki naszego ciała) nie żyje wiecznie. Na szczęście komórki macierzyste nie giną wraz z narodzinami, ale pozostają obecne także w dorosłym organizmie. Są swego rodzaju rezerwuarem – uzupełniają zasoby zużytych lub uszkodzonych komórek. Przykładowo, komórki żyjące stosunkowo krótko wymagają częstej wymiany (np. komórki krwi, skóry czy jelita), z kolei mięśnie podczas intensywnych ćwiczeń muszą być rozbudowywane lub regenerowane (np. w przypadku uszkodzeń).
Odkrycie komórek macierzystych w dorosłym organizmie otworzyło zupełnie nowy rozdział w medycynie. Z racji tego, że użycie komórek zarodkowych jest co najmniej kontrowersyjne, do celów medycznych wykorzystuje się komórki pobrane od pacjentów, głównie z tkanki tłuszczowej, szpiku kostnego lub krwi, a podczas porodu także z galarety Whartona (substancji znajdującej się w pępowinie). Stanowią one silny oręż w walce z wieloma chorobami, a w medycynie estetycznej umożliwiają swoiste „cofnięcie czasu”, dając efekt odmłodzenia.
Jedną z chorób, w której komórki macierzyste okazały się być terapeutycznym „strzałem w dziesiątkę” jest choroba zwyrodnieniowa stawów, podczas której chrząstka znajdująca się w stawie ulega zniszczeniu. Dotychczasowe terapie okazały się być mało skuteczne, pacjenci skazani są na przyjmowanie leków przeciwbólowych, a w zaawansowanym stadium choroby czeka ich alloplastyka, czyli zastąpienie zniszczonego stawu endoprotezą. Szansą na nowoczesną i skuteczną terapię są dla tej grupy pacjentów właśnie komórki macierzyste. Terapia polega na pobraniu komórek od pacjenta np. z tkanki tłuszczowej na brzuchu, odpowiedniej ich hodowli i namnożeniu w warunkach laboratoryjnych, a następnie wstrzyknięciu przygotowanego preparatu bezpośrednio do zniszczonego chorobowego stawu (patrz: Rycina 2). Leczenie daje bardzo dobre efekty: niweluje ból, poprawia ruchomość stawu oraz spowalnia proces chorobowy.
Rycina 2: Schemat terapii choroby zwyrodnieniowej stawów z wykorzystaniem komórek macierzystych pobranych z tkanki tłuszczowej pacjenta.
Badania prowadzone w Zakładzie Neurochemii IF PAN koncentrują się na poszukiwaniu nowych strategii leczenia choroby zwyrodnieniowej stawów. W jednym z ostatnich projektów, nasz Zespół badał przeciwbólowy i regeneracyjny potencjał ludzkich komórek macierzystych pochodzących z tkanki tłuszczowej, w modelu zwyrodnienia stawu kolanowego szczura. Badania wykazały, że komórki macierzyste hodowane na nowoczesnych podłożach zbudowanych z polimerów i grafenu, po wstrzyknięciu do zdegenerowanego kolana zwierzęcia powodują zmniejszenie objawów bólowych. Co więcej, mikrotomograficzne zdjęcia kolan badanych szczurów wykazały mniejsze uszkodzenie chrząstki u zwierząt leczonych komórkami macierzystymi, w porównaniu do grupy kontrolnej (nie leczonej). Nasze badania potwierdzają więc regeneracyjny i przeciwbólowy potencjał komórek macierzystych, a także, dzięki wykorzystaniu nowoczesnych polimerów, dają nadzieję na jeszcze skuteczniejszą terapię w przyszłości.
Bibliografia:
- Sobhani A, Khanlarkhani N, Baazm M, Mohammadzadeh F, Najafi A, Mehdinejadiani S, Sargolzaei Aval F. Multipotent Stem Cell and Current Application. Acta Med Iran. 2017 Jan;55(1):6-23. PMID: 28188938.
- Zakrzewski W, Dobrzyński M, Szymonowicz M, Rybak Z. Stem cells: past, present, and future. Stem Cell Res Ther. 2019 Feb 26;10(1):68. doi: 10.1186/s13287-019-1165-5. PMID: 30808416; PMCID: PMC6390367.
- Kalamegam G, Memic A, Budd E, Abbas M, Mobasheri A. A Comprehensive Review of Stem Cells for Cartilage Regeneration in Osteoarthritis. Adv Exp Med Biol. 2018;1089:23-36. doi: 10.1007/5584_2018_205. PMID: 29725971.
- designed by macrovector / Freepik
