Janusowe oblicze neuralnej komórki macierzystej

18 marca 2010 - Czwartek

Doc. dr hab. Leonora Bużańska (Instytut Medycyny Doświadczalnej i Klinicznej im. M. Mossakowskiego PAN, Warszawa)


Janusowe oblicze – zmienne i dwuznaczne, towarzyszy człowiekowi od zarania dziejów. W sztuce przedstawia je zwykle głowa rzymskiego boga „bram” - Janusa o dwu twarzach obróconych w przeciwne strony. Janusowe oblicze kojarzy się głównie z dwoistością duszy, nastroju i zachowania człowieka, okazuje się jednak, ze może być ściśle związane z jego fizjologią i rozwojem. Janusowym obliczem komórek macierzystych, zarówno endogennych, czyli tych, które rezydują w naszych tkankach przez całe życie, jak i tych, które hodujemy poza organizmem, w laboratorium, jest z jednej strony zdolność do zapewnienia prawidłowego rozwoju i regeneracji tkanek, a z drugiej strony, w niesprzyjających warunkach, zdolność do nowotworzenia. Wykład omawia właściwości regeneracyjne i terapeutyczne neuralnych komórek macierzystych, ale także zagrożenia jakie niesie za sobą niewłaściwa stymulacja lub zastosowanie tych komórek. Jednym z dogmatów funkcjonujących prawie do końca XX wieku było przekonanie, że mózg człowieka nie regeneruje. Dopiero w 1998 roku Ericsson i Gage ze współpracownikami udowodnili, że w określonych strukturach mózgu człowieka (strefa okołokomorowa i hipokamp) znajdują się komórki macierzyste, czyli takie, które w wyniku podziałów asymetrycznych odnawiają swoją własną pulę i jednocześnie dają początek komórkom różnicującym się w różne typy komórek mózgu. Uszkodzenia mózgu w wyniku urazu, czy też w wyniku choroby neurodegeneracyjnej, prowadzą do stymulacji endogennych komórek macierzystych, ale zwykle są zbyt rozległe, żeby sama stymulacja rezydujących w mózgu komórek macierzystych przyniosła pożądany skutek terapeutyczny. Obecnie prowadzone są liczne badania przedkliniczne i próby kliniczne z wdrażaniem terapii komórkami macierzystymi pochodzącymi z różnych źródeł (głównie izolowane z mózgu, krwi pępowinowej i szpiku kostnego) do leczenia uszkodzeń mózgu i rdzenia kręgowego. Wyniki tych badań są optymistyczne, ale przed badaczami jest jeszcze szereg problemów do rozwiązania, między innymi jak uchronić pacjenta potencjalnym rozwojem nowotworu.

Badacze już w XIX wieku przewidzieli udział komórek macierzystych w powstawaniu nowotworów. Rudolf Vierchow (1821-1902) autor słynnego powiedzenia „Omnis cellula e cellula” („Komórka powstaje z komórki”), był twórcą teorii mówiącej, że zaburzenie tego procesu (czyli podziału komórkowego) prowadzi do stanu patologicznego. Uczeń Vierchowa Julius Conheim (1839- 1884), uczeń Vierchowa jest twórcą teorii „Rezydencji komórek embrionalnych w tkankach dorosłych”. Sugerował, że nowotwory powstają z komórek embrionalnych, które pozostały w tkance dojrzałej jako niezróżnicowane od czasu wczesnego rozwoju organizmu. Ta teoria jest podobna do obecnej teorii nowotworowych komórek macierzystych, według której nowotwory wywodzą się z komórek macierzystych, które w wyniku mutacji (zmian genetycznych) oraz niesprzyjających warunków środowiska podlegają niekontrolowanym podziałom.

Istnieją dwie teorie tłumaczące heterogenność nowotworów. Pierwszy model, stochastyczny zakłada, że wszystkie komórki tworzące guz, pomimo różnorodności, maja zdolność do namnażania się, klonogenności i tworzenia guzów wtórnych. Drugi model, hierarchiczny zakłada, ze większość komórek nowotworowych, szybko dzielących się ma tę zdolność ograniczoną po przeniesieniu do innego mikrośrodowiska i tylko nieliczne po wyizolowaniu mogą podejmować podziały i tworzyć nowe guzy. Leczenie konwencjonalne, skierowana na zahamowanie podziałów komórkowych prowadzi do bardzo dużego zmniejszenia tkanki nowotworowej, co w wielu przypadkach jest działaniem ratującym życie. Jednakże taka terapia nie eliminuje komórek macierzystych nowotworowych, które są oporne zarówno na działanie cytostatyków jak i radioterapię, ponieważ są zwykle „uśpione” w cyklu komórkowym. Dopiero zmiana mikrośrodowiska stymuluje je do podziałów.



Wiemy coraz więcej na temat komórek macierzystych charakterystycznych dla określonego typu nowotworu, znamy białka, które te komórki wyróżniają, dlatego w wielu laboratoriach na świecie opracowywane są terapie, które skierowane są wybiórczo przeciwko nowotworowym komórkom macierzystym. Właściwe połączenie terapii wybiórczo skierowanej na nowotworowe komórki macierzyste z terapią konwencjonalną, czyli hamującą podziały komórkowe oraz terapią zatrzymującą rozwój naczyń krwionośnych, czyli prowadzącą do zagłodzenia „nowotworu” wydaje się być bardzo obiecujące. Paradoksalnie, badania ostatnich trzech lat wykazały, że to właśnie prawidłowe komórki macierzyste wykazują w organizmie zdolność migracji w kierunku tkanki nowotworowej i metodą „Konia Trojańskiego” mogą dostarczać bezpośrednio do miejsca nowotworu lub też produkować określone substancje niszczące komórki nowotworowe. Nowoczesne metody bioinżynierii genetycznej umożliwiają takie kierowanie losami komórek macierzystych w celach terapeutycznych.

Dzięki rozwojowi takich dziedzin nauki jak nano/biotechnologia oraz bioinżynieria komórek macierzystych pojawiają się nowoczesne rozwiązania technologiczne umożliwiające bezpośrednie i bezpieczne przenoszenie komórek macierzystych do mózgu i rdzenia kręgowego. To przybliża szerokie i skuteczne zastosowanie terapii komórkowej w medycynie regeneracyjnej.

DANA PTBUN Instytut Nenckiego Polityka Komitet Neurobiologii PAN Neurokognitywistyka SOJUZ Studio