Βλαστική επανάσταση

Εναν ταχύτερο δρόμο για τη δημιουργία αξιοποιήσιμων βλαστικών κυττάρων ανέπτυξαν ερευνητές

Οποιος ασχολείται με τη μαγειρική γνωρίζει καλά ότι ακόμη και μία αλλαγή σε «παραδοσιακή» συνταγή είναι ικανή να... απογειώσει ένα πιάτο. Γνωρίζει επίσης ότι οι τελευταίες γαστριμαργικές τάσεις αφορούν την απλότητα στην κουζίνα, καθώς δείχνουν ότι εκεί βρίσκεται η ομορφιά. Υπέρμαχος αυτής της απλότητας αλλά σε μια άλλη «κουζίνα», για την ακρίβεια σε εκείνη που έχει δημιουργήσει στο Ινστιτούτο Κυτταρικής Μηχανικής του Πανεπιστημίου Τζονς Χόπκινς στη Βαλτιμόρη των ΗΠΑ, είναι και ο ελληνικής καταγωγής επίκουρος καθηγητής Παιδιατρικής Ογκολογίας κ. Ηλίας Ζαμπίδης. Η τελευταία μάλιστα «haute cuisine» δημιουργία του, η οποία έχει ως κύρια «πρώτη ύλη» τα βλαστικά κύτταρα - η διαδικασία προετοιμασίας της δημοσιεύθηκε στις 8 Απριλίου στην έγκριτη επιστημονική επιθεώρηση «Public Library of Science ONE» («PLoS ONE») -, φαίνεται ότι είναι άξια για... αστέρι Michelin. 

O κ. Ζαμπίδης και οι συνεργάτες του κατάφεραν να αναπτύξουν μια απλοποιημένη, φθηνότερη «συνταγή» επαναπρογραμματισμού ενήλικων κυττάρων ώστε να συμπεριφέρονται ως εμβρυϊκά βλαστικά (πρόκειται για τα αποκαλούμενα κύτταρα iPS - induced Pluripotent Stem cells) χωρίς τη χρήση ιών για πρώτη φορά παγκοσμίως. Και όχι μόνο αυτό: με εφαρμογή αυτής της μεθόδου πέτυχαν να δημιουργήσουν πλήρως λειτουργικά κύτταρα της καρδιάς, με ποσοστά αποτελεσματικότητας της τάξεως σχεδόν του 100%, τη στιγμή που με τη συμβατική μέθοδο τα αντίστοιχα ποσοστά επιτυχίας στη μετατροπή των πολυδύναμων κυττάρων σε καρδιακά δεν ξεπερνούν το 20%. «Μετατρέψαμε τη συνταγή από μια πολύπλοκη σούπα μινεστρόνε σε μια απλή ιαπωνική σούπα μίσο με σόγια» αναφέρει μιλώντας στο «Βήμα» ο κ. Ζαμπίδης. Ακόμη και αν δεν σας αρέσει η ιαπωνική κουζίνα, πρέπει να γνωρίζετε ότι αυτή η απλοποίηση στο «μαγείρεμα» των βλαστικών κυττάρων πιθανότατα θα γράψει στο μέλλον νέα σημαντικά βιβλία... υψηλής ιατρικής προς όφελος εκατομμυρίων ασθενών. 

Ο ελληνικής καταγωγής επίκουρος καθηγητής Παιδιατρικής Ογκολογίας στο Ινστιτούτο Κυτταρικής Μηχανικής του Πανεπιστημίου Τζονς Χόπκινς
στη Βαλτιμόρη των ΗΠΑ κ. Ηλίας Ζαμπίδης

Από τον καρκίνο στην καρδιά!

Ισως διαβάζοντας τις πρώτες γραμμές σάς έκανε εντύπωση ότι ένας ειδικός στην παιδιατρική ογκολογία έκανε μια σημαντική δημοσίευση που αφορά... κύτταρα της καρδιάς. Και όμως, αν συνεχίσετε να διαβάζετε, θα δείτε ότι ο καρκίνος και τα καρδιολογικά προβλήματα είναι πολύ πιο αλληλένδετα από ό,τι φαντάζεστε. Το πώς συνδέονται το εξηγεί ο ίδιος ο κ. Ζαμπίδης. «Ασχοληθήκαμε εξαρχής με την ομάδα μου με τα βλαστικά κύτταρα, ακριβώς επειδή ασχολούμαστε με τον καρκίνο. Μπορεί η τελευταία δημοσίευσή μας να αφορούσε την καρδιά, και συγκεκριμένα τη δημιουργία παλλόμενων καρδιακών κυττάρων στο εργαστήριο, αλλά φθάσαμε στη δημιουργία των κυττάρων επειδή μελετούσαμε... καρκινικούς όγκους. Μπορεί αυτό να φαίνεται παράδοξο, αλλά τα τελευταία χρόνια οι επιστήμονες έχουν συνειδητοποιήσει ότι η κατανόηση της δράσης των βλαστικών κυττάρων από τα οποία προκύπτουν όλοι οι ιστοί του οργανισμού, συμπεριλαμβανομένου του καρδιακού, οδηγεί και στην κατανόηση της δράσης του καρκίνου. Οι διαδικασίες εντός του οργανισμού που παίρνουν... λάθος δρόμο κατά την ανάπτυξη του καρκίνου εξαρτώνται από τον τρόπο ρύθμισης των βλαστικών κυττάρων στη διάρκεια της εμβρυϊκής ζωής». 

Αντιλαμβανόμενος τον βασικό διττό ρόλο που μπορούν να παίξουν τα βλαστικά κύτταρα τόσο για το καλό όσο και για το κακό του οργανισμού ανάλογα με τις συνθήκες, ο ελληνικής καταγωγής καθηγητής δημιούργησε πριν από τρία χρόνια ένα εργαστήριο μέσα στο Τζονς Χόπκινς το οποίο επικεντρώνεται ακριβώς στην έρευνα των εμβρυϊκών βλαστικών κυττάρων με στόχο την κατανόηση του καρκίνου. «Ξεκινήσαμε μελετώντας με ποιον τρόπο τα εμβρυϊκά βλαστικά κύτταρα διαφοροποιούνται σε πλήθος ιστών του οργανισμού, όπως σε κύτταρα του αίματος, της καρδιάς ή του εγκεφάλου. Και αυτό διότι πιστεύουμε ότι, αν καταλάβουμε με ποιους ακριβώς μηχανισμούς τα εμβρυϊκά βλαστικά κύτταρα μετατρέπονται σε ιστούς του οργανισμού, θα ρίξουμε φως στα μυστικά του καρκίνου. Τα βλαστικά κύτταρα μοιάζουν με τον δρα Τζέκιλ και τον κύριο Χάιντ: έχουν ένα πολύ καλό πρόσωπο καθώς δίνουν “γέννηση” σε διαφορετικούς ιστούς αλλά, αν ο μηχανισμός τους λειτουργήσει λανθασμένα, μπορούν να καταστρέψουν τον ίδιο τον οργανισμό που “έχτισαν”... προσφέροντάς του καρκίνο». Με λίγα λόγια, ο ίδιος ακριβώς μηχανισμός που κάνει το καλό μπορεί λόγω γενετικών μεταλλάξεων που προκαλούνται από διαφορετικούς παράγοντες, όπως το περιβάλλον, και οι οποίες κάνουν «αεροπειρατεία» στον οργανισμό, να αρχίσει να δουλεύει... διαβολικά. 

Επιτυχία χωρίς ιούς!

Στην τελευταία μελέτη που δημοσιεύθηκε στο «PLoS ONE», η ερευνητική ομάδα την οποία στελεχώνουν μάλιστα μεταξύ άλλων δύο ακόμη ελληνικής καταγωγής ερευνητές (Βασιλική Μαχαιράκη και Β. Κολλιάτσος) ασχολήθηκε με τα κύτταρα της καρδιάς. «Αρχικός στόχος μας ήταν να μετατρέψουμε εμβρυϊκά βλαστικά κύτταρα σε διαφορετικές κυτταρικές σειρές· και επικεντρωθήκαμε αυτή τη φορά στην καρδιά, αφού η δημιουργία κυττάρων της καρδιάς στο εργαστήριο θα μπορούσε να είναι πολύ σημαντική από θεραπευτικής απόψεως» σημειώνει ο κ. Ζαμπίδης. 

Αυτό που πέτυχαν οι ερευνητές του Τζονς Χόπκινς ήταν η δημιουργία κυττάρων iPS. To πρόβλημα με τη συμβατική μέθοδο δημιουργίας των κυττάρων iPS, η οποία πρωτοπεριγράφηκε από τον Σίνγια Γιαμανάκα του Πανεπιστημίου του Κιότο στην Ιαπωνία, είναι ότι προκειμένου να γίνει γονιδιακή παρέμβαση στα ενήλικα κύτταρα, ώστε να επαναπρογραμματιστούν και να αποκτήσουν τις ιδιότητες των εμβρυϊκών βλαστικών, χρησιμοποιούνται ιοί που μεταφέρουν τα κατάλληλα γονίδια στον οργανισμό. Οι ιοί όμως αυτοί συνδέονται με κινδύνους καρκινογένεσης. «Παράλληλα με τη χρήση ιών δεν είναι δυνατόν να μελετήσουμε καλά τα δίκτυα πολυδυναμικότητας των κυττάρων, τους μηχανισμούς δηλαδή που οδηγούν στη διαφοροποίηση και στον επαναπρογραμματισμό. Και αυτά τα δίκτυα είναι πολύτιμα, διότι ο μηχανισμός του επαναπρογραμματισμού είναι ο ίδιος μηχανισμός με εκείνον που χρησιμοποιεί ο καρκίνος, κάτι που μας χρειάζεται ιδιαιτέρως στην αντικαρκινική έρευνα» διευκρινίζει ο επικεφαλής της μελέτης. 

«Κλειδί» τα κύτταρα του αίματος

Οι ειδικοί στη Βαλτιμόρη προσπάθησαν να αποφύγουν λοιπόν τη συμβατική διαδικασία επαναπρογραμματισμού και τους κινδύνους που αυτή συνεπάγεται. Χρησιμοποίησαν ανθρώπινα ενήλικα βλαστικά κύτταρα του αίματος για τον επαναπρογραμματισμό. Για ποιο λόγο προτίμησαν τα κύτταρα του αίματος και όχι τα δερματικά κύτταρα που συνήθως χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία των κυττάρων iPS; «Προτιμήσαμε τα κύτταρα του αίματος για δύο λόγους: κατ' αρχάς, επειδή μπορούν να ληφθούν με πιο απλό τρόπο από τους ασθενείς μέσω μιας αιμοληψίας ή μέσω λήψης δείγματος μυελού των οστών και, κατά δεύτερον, διότι φαίνεται ότι μπορούν να επαναπρογραμματιστούν ευκολότερα από τα δερματικά κύτταρα που χρησιμοποιούνται κατά κόρον αυτή τη στιγμή» απαντά ο κ. Ζαμπίδης. 

Η καινοτόμος συνταγή που οδήγησε σε ένα άκρως... επιτυχημένο πιάτο, το οποίο ελπίζεται να γευθούν σε κάποια χρόνια πολλοί ασθενείς, ήταν η αποφυγή χρήσης ιών - «οχημάτων μεταφοράς» των κατάλληλων γονιδίων στον οργανισμό. Οι ερευνητές αντικατέστησαν τους ιούς με πλασμίδια, μόρια DNA που έχουν την ιδιότητα να εισέρχονται στα κύτταρα και έπειτα από μικρό χρονικό διάστημα να «εξαλείφονται». Το μεγάλο πλεονέκτημα των πλασμιδίων είναι ότι δεν προκαλούν καρκινογένεση, αφού εκφράζονται μέσα στο κύτταρο για πολύ συγκεκριμένο και μικρό χρονικό διάστημα - περίπου μιας εβδομάδας. Δεν ενσωματώνονται στο γονιδίωμα του οργανισμού του λήπτη, όπως συμβαίνει με τους ιούς, αλλά σταδιακά αποσυντίθενται. 

Το δεύτερο σημαντικό επίτευγμα αυτής της μελέτης που χρηματοδοτήθηκε από τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας των ΗΠΑ (ΝΙΗ) καθώς και από το Maryland Stem Cell Research Fund (Ταμείο για την Ερευνα στα Βλαστικά Κύτταρα του Μέριλαντ) ήταν ότι δόθηκε η λύση σε ένα μεγάλο πρόβλημα το οποίο υπήρχε ως σήμερα και αφορούσε τη μετατροπή των κυττάρων iPS σε καρδιακά κύτταρα. Ως τώρα η μετατροπή πολυδύναμων κυττάρων - είτε iPS είτε εμβρυϊκών βλαστικών - σε κύτταρα της καρδιάς δεν ήταν ιδιαιτέρως αποτελεσματική. Για την ακρίβεια, δεν ξεπερνούσε το 10%-20%. Με τη μέθοδο της ομάδας του κ. Ζαμπίδη άγγιξε το 95% - σχεδόν όλα τα πολυδύναμα κύτταρα μετατράπηκαν σε κύτταρα της καρδιάς. «Αυτό είναι σημαντικό καθώς σε θεραπευτικό επίπεδο, αν ένας ασθενής ο οποίος έχει υποστεί καρδιακό επεισόδιο έχει ανάγκη έγχυσης κυττάρων για αποκατάσταση των βλαβών που έχει υποστεί η καρδιά του, χρειάζεται δισεκατομμύρια κύτταρα ώστε να θεραπευθεί». 

Με «υλικά» τους εικονιζόμενους δακτυλίους DNA που ονομάζονται πλασμίδια οι ερευνητές του Τζονς Χόπκινς κατάφεραν να αναπτύξουν μια πολύ 

πιο απλή «συνταγή» δημιουργίας πολυδύναμων κυττάρων iPS από τα οποία μπορούν 

να προκύψουν διαφορετικοί ιστοί του οργανισμού

Μίμηση της μήτρας

Για να επιτευχθεί αυτό το τεράστιο ποσοστό αποτελεσματικότητας στη μετατροπή των πολυδύναμων κυττάρων σε καρδιακά οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια διαφορετική «σούπα» μέσα στην οποία διαφοροποιήθηκαν τα κύτταρα. «Η συνταγή αναγράφεται στη μελέτη μας, αλλά μην τη δοκιμάσετε στο σπίτι!» αστειεύεται ο καθηγητής. Εξηγεί ότι ουσιαστικά αυτό που έκανε η ερευνητική ομάδα ήταν να μιμηθεί τις συνθήκες μέσα στη μήτρα, όταν τα εμβρυϊκά βλαστικά κύτταρα διαφοροποιούνται σε πλήθος κυτταρικούς τύπους. «Υπάρχουν συγκεκριμένες συνθήκες εντός της μήτρας που επιτρέπουν τη διαφοροποίηση των εμβρυϊκών κυττάρων. Για παράδειγμα, κρατήσαμε τα επίπεδα οξυγόνου χαμηλά, όπως συμβαίνει εντός της μήτρας όταν διαφοροποιούνται τα κύτταρα της καρδιάς στο αναπτυσσόμενο έμβρυο - είναι γνωστό ότι το συγκεκριμένο περιβάλλον είναι υποξικό. Παράλληλα χρησιμοποιήσαμε τους κατάλληλους παράγοντες ανάπτυξης ανάλογα με το στάδιο της διαδικασίας κατά την οποία τα πολυδύναμα κύτταρα μετατρέπονται σε κύτταρα της καρδιάς. Πιστεύω ότι αυτή η κατά το δυνατόν πιστή αντιγραφή των συνθηκών που επικρατούν στη μήτρα μάς χάρισε τα τόσο υψηλά ποσοστά αποτελεσματικότητας». 

Πότε πιστεύει ο κ. Ζαμπίδης ότι η πολλά υποσχόμενη μέθοδος την οποία ανέπτυξε με την ομάδα του θα μπορούσε να εφαρμοστεί στην κλινική πράξη; «Η απάντηση είναι ότι στην πραγματικότητα δεν γνωρίζω» λέει. Σπεύδει να συμπληρώσει όμως ότι «το συγκεκριμένο πεδίο τρέχει με ιλιγγιώδη ταχύτητα. Σχεδόν κάθε εβδομάδα εμφανίζεται και ένα νέο επίτευγμα. Δεν θέλω να κάνω προβλέψεις. Ωστόσο πρέπει να παραδεχθώ ότι, αν πριν από έναν χρόνο μού έλεγαν ακόμη και εμένα που πραγματοποίησα τη νέα μελέτη πως θα καταφέρναμε με την ομάδα μου να κάνουμε επαναπρογραμματισμό των κυττάρων χωρίς ιούς και με μεγάλη αποτελεσματικότητα, θα πίστευα ότι πρόκειται για επιστημονική φαντασία. Και όμως αυτό συνέβη. Ετσι, δεν θα απέκλεια κλινικές δοκιμές της μεθόδου σε μία πενταετία». 

Ο κ. Ζαμπίδης τονίζει πάντως ότι είναι επιφυλακτικός απέναντι στη λογική των εσπευσμένων κλινικών δοκιμών με βάση τα βλαστικά κύτταρα - είτε αυτά είναι εμβρυϊκά είτε iPS. «Υπάρχουν κάποιες εταιρείες, όπως η Geron, οι οποίες έχουν ήδη ξεκινήσει από το 2010 κλινική δοκιμή με χρήση εμβρυϊκών βλαστικών κυττάρων ενάντια σε τραυματισμούς του νωτιαίου μυελού. Εγώ πάντως θεωρώ ότι είναι ίσως λίγο νωρίς για χρήση τέτοιων πολυδύναμων κυττάρων σε ανθρώπους. Ωστόσο όλα δείχνουν ότι οι κλινικές δοκιμές βλαστικών κυττάρων σε ανθρώπους θα πολλαπλασιαστούν στα χρόνια που έρχονται». 

Αμέτρητοι στόχοι

Οι στόχοι της ερευνητικής ομάδας με επικεφαλής τον κ. Ζαμπίδη δεν περιορίζονται στη μετατροπή πολυδύναμων κυττάρων μόνο σε κύτταρα της καρδιάς, αλλά και σε κύτταρα των αγγείων για την αντιμετώπιση εγκεφαλικών, σε κύτταρα του αμφιβληστροειδούς για αντιμετώπιση ασθενειών του χιτώνα που μπορεί να οδηγήσουν σε τύφλωση, αλλά και σε κύτταρα του αίματος για την αντιμετώπιση νόσων όπως η δρεπανοκυτταρική αναιμία και η θαλασσαιμία. «Θεωρητικώς, πάντως, με τη μέθοδό μας μπορεί να γίνει μετατροπή των πολυδύναμων κυττάρων σε οποιονδήποτε τύπο ενήλικων κυττάρων του οργανισμού» τονίζει ο καθηγητής. Προσθέτει μάλιστα ότι η έρευνα στα βλαστικά κύτταρα «μπορεί να προσφέρει ταυτόχρονα καλύτερη κατανόηση πλήθους νόσων, συμπεριλαμβανομένου του καρκίνου αλλά και της γήρανσης. Ισως φαίνεται, για παράδειγμα, ότι ο καρκίνος και τα εμφράγματα είναι άσχετα μεταξύ τους, ωστόσο η δράση των βλαστικών κυττάρων και οι μηχανισμοί που αυτά χρησιμοποιούν είναι καταλυτικής σημασίας και στις δύο περιπτώσεις». 

Ο κ. Ζαμπίδης καταλήγει δηλώνοντας «αιχμάλωτος» της γοητείας των βλαστικών κυττάρων και των μηχανισμών δράσης τους, αφού, όπως λέει, τα συγκεκριμένα κύτταρα κρατούν στα αόρατα «χέρια» τους το μέλλον της αντιμετώπισης των μεγάλων δεινών για την υγεία του παγκόσμιου πληθυσμού. «Αν κατανοήσουμε πώς ακριβώς ένα ενήλικο κύτταρο μπορεί να γυρίσει πίσω τον χρόνο και να φθάσει στην ηλικία που είχε μέσα στη μήτρα - σε εμβρυϊκό δηλαδή στάδιο -, ουσιαστικώς θα έχουμε βρει το μυστικό της γήρανσης και ίσως τους τρόπους αναστροφής της. Αν μπορούμε να πάμε από το ωμέγα στο άλφα, τότε θα μπορούμε να πάμε και από το ωμέγα στο γιώτα της ζωής. Αυτή θα είναι η επόμενη επανάσταση της ιατρικής, η οποία εκτιμώ ότι θα συντελεστεί μέσα στην επόμενη δεκαετία». 

Ελπίζουμε ότι τόσο η ομάδα του Τζονς Χόπκινς όσο και άλλες ερευνητικές ομάδες, οι οποίες ασχολούνται με το πεδίο των βλαστικών κυττάρων, θα φτιάξουν τις πιο επιτυχημένες «συνταγές» ζωής στα χρόνια που έρχονται βάζοντας μια δόση βλαστικά κύτταρα και πολλές δόσεις μεράκι και υπομονή. Αλλωστε μόνο έτσι «δένουν» τα καλύτερα πιάτα, πόσω μάλλον όταν αυτά αφορούν την υγεία του παγκόσμιου πληθυσμού. 

Πηγή: www.tovima.gr

Posted in βλαστικά κύτταρα, επιστήμη, παιδίατρος