Dorosłe komórki macierzyste

Poranek rozpoczął się od pierwszego żywego powiewu tego, co czekało. Krótko po 9 rano Bradley Martin, jego asystent Jin-Quang Kuang i badaczka Ellen Flynn maszerowali po słabo oświetlonym, wyłożonym kafelkami korytarzu w szpitalu Johns Hopkins w Baltimore. Po przerwie, by wziąć głęboki oddech, przepchnęli się przez zielone drzwi i weszli do małego pokoju, gdzie kilka krzepkich świń rasy Yorkshire powitało ich ryczącym kwikiem i pieniącą się ciekawością. Flynn wjechał do wąskiego przejścia między klatkami echokardiografem do obrazowania serca, a potem Martin, w cienkiej żółtej sukni chirurgicznej zakrywającej jego niebieskie dżinsy i sportową koszulę, ostrożnie wszedł do jednej z klatek i delikatnie owinął ramieniem wielkiego wieprza, gest, który wahał się między uściskiem a założeniem głowy. Wszystkie te lata studiów podyplomowych, chrząknął Martin przez ramię, w końcu się opłaciły.

Spędzasz poranek zmagając się ze 180-kilogramową świnią w odpowiedniej pozycji i trzymając ją nieruchomo, podczas gdy kolega pociera galaretowaną sondą klatkę piersiową zwierzęcia w poszukiwaniu dobrego sygnału echokardiograficznego, przeciw ogłuszającemu kwiczeniu świńskiego protestu i ciosom w twarz. zapach dużych zwierząt trzymanych w ciasnych pomieszczeniach – to nie jest dokładnie to, jak większość ludzi wyobraża sobie świat biologii komórki. Ale Martina nie interesują zwykłe komórki – ani zwykła biologia. Jego wyprawa do pokoju zwierząt stanowi jeden z ostatnich kroków w przygotowaniu futurystycznej formy medycyny wieńcowej do testowania na ludziach. Jeśli wszystko pójdzie dobrze, te badania na ludziach mogą rozpocząć się już pod koniec tego roku.

Ta historia była częścią naszego wydania z listopada 2001 r.

• Zobacz resztę numeru
• Subskrybuj

Martin, jasnowłosy, pogodny starszy badacz z Osiris Therapeutics z Baltimore, od sześciu miesięcy składa cotygodniowe wizyty w tym pokoju. Jest to swego rodzaju oddział kardiologiczny: wszystkie świnie w pokoju doznały zawału serca. Niektóre z nich otrzymały jednak później bardzo niezwykłą formę leczenia, wstrzyknięcie komórek macierzystych, w szczególności dorosłej postaci tych wszechstronnych komórek progenitorowych izolowanych ze szpiku kostnego. Martin ma nadzieję, że te specjalne komórki, znane biologom jako dorosłe mezenchymalne komórki macierzyste, wyrosły i przekształciły się w sercach świń, tworząc nową, zdrową tkankę w miejscu urazu.

Rzeczywiście, to niesamowita zdolność skupiania się na obszarach uszkodzeń fizjologicznych, a następnie organizowania procesu gojenia i naprawy sprawia, że ​​te i inne rodzaje komórek macierzystych są tak obciążone możliwościami medycznymi. Większość komórek w ciele specjalizuje się w wykonywaniu określonych funkcji w określonych tkankach, ale komórki macierzyste – znajdujące się zarówno w embrionach, jak i w różnych miejscach w ciele dorosłego – mogą tworzyć wiele różnych tkanek i dlatego teoretycznie mogą być stosowane w leczeniu szeroki wachlarz chorób. Odbudowa serca po zawale, regeneracja wątroby zniszczonej marskością lub chorobą wirusową, odbudowa uszkodzonych stawów, zaszczepienie mózgu świeżymi neuronami, aby odwrócić skutki choroby Parkinsona i Lou Gehriga – to tylko niektóre z fantastycznych weksli medycznych, które przewidują lekarze te niezwykle silne komórki ostatecznie odkupią.

Mimo to pojawiła się zawodowa rywalizacja między naukowcami, którzy uważają, że komórki macierzyste pochodzące z embrionów są najbardziej obiecujące w medycynie, a tymi, którzy zamiast tego stawiają na komórki pochodzące z tkanek dorosłych. Embrionalne komórki macierzyste są w stanie utworzyć ponad 200 oddzielnych i odrębnych tkanek, podczas gdy dorosłe komórki macierzyste są multipotencjalne, zdolne do tworzenia tylko ograniczonej liczby tkanek; Na przykład komórki Ozyrysa mają tylko sześć możliwych losów. Jednak ze względu na ich kontrowersyjne pochodzenie w embrionach pozostałych po zapłodnieniu in vitro, embrionalne komórki macierzyste spotkały się z zaciekłym sprzeciwem społecznym ze strony religijnych i politycznych konserwatystów, co spowolniło finansowanie i możliwości badawcze. I chociaż sierpniowa decyzja prezydenta George'a W. Busha, aby zezwolić na ograniczone fundusze federalne na badania nad embrionalnymi komórkami macierzystymi, może pomóc w otwarciu pola, jego polityczna przyszłość pozostaje niejasna.

Podczas gdy rozgrywa się ten publiczny dramat, embrionalne komórki macierzyste, rzekomo mniej potężni i pozornie mniej efektowni biologiczni kuzyni, dorosłe komórki macierzyste, po cichu piszą własną fascynującą historię – historię, która pod wieloma względami jest bardziej zaawansowana klinicznie. i komercyjnie, niż historia embrionalnych komórek macierzystych. Podczas gdy federalne zakazy finansowania i debaty polityczne zepchnęły badania nad ludzkimi embrionalnymi komórkami macierzystymi do laboratoriów kilku firm, w równoległym świecie badań nad komórkami macierzystymi dorosłych dokonał się ogromny postęp, a zarówno firmy, jak i naukowcy akademiccy publikują jedno uderzające odkrycie po drugim. W oparciu o te badania, w ciągu ostatnich dwóch lat rozpoczęto szereg badań na ludziach z wykorzystaniem dorosłych komórek macierzystych, a kilka innych głośnych eksperymentalnych terapii zaplanowano, aby rozpocząć testy na ludziach w ciągu następnego roku.

Rozsiane w tkankach w całym ciele, od tuż pod powierzchnią skóry do głębokich redut, takich jak wątroba i szpik kostny, dorosłe komórki macierzyste nie są, jak twierdzą krytycy, odpowiedzią na każdą chorobę. W przypadku niektórych chorób komórki dorosłe wydają się bardzo obiecujące, w szczególności w przypadku chorób wątroby i serca, mówi Ronald McKay, naukowiec z National Institutes of Health. Jeśli jednak pytasz o rozwiązanie choroby Parkinsona lub cukrzycy, powiedziałbym, że komórki, które oferują najlepszą drogę, to komórki płodowe i embrionalne. Mimo to, w bezlitosnym tyglu badań klinicznych, gdzie potencjał medyczny spotyka się z kapryśną rzeczywistością ludzkiego ciała, dorosłe komórki macierzyste są już testowane, podczas gdy pierwsze zastosowanie embrionalnych komórek macierzystych u ludzi jest możliwe za trzy do pięciu lat.

Podczas gdy wiele firm biotechnologicznych prowadzi programy badań nad komórkami macierzystymi dorosłych, Osiris jest szczególnie agresywny w przeprowadzaniu badań nad komórkami na ludziach. Na przykład od 1999 roku lekarze współpracujący z firmą testują zdolność mezenchymalnych komórek macierzystych pochodzących ze szpiku kostnego do pomocy pacjentom z nowotworami w szybszej odbudowie układu krwionośnego i odpornościowego, który może zostać uszkodzony przez chemioterapię. W tych badaniach mezenchymalne komórki macierzyste miały na celu wzmocnienie tradycyjnych przeszczepów szpiku kostnego lub krwi pępowinowej. Jak do tej pory możemy powiedzieć, jak mówi profesor pediatrii University of Minnesota John E. Wagner, który kieruje jednym z badań, to to, że nie zaobserwowaliśmy żadnych negatywnych skutków ubocznych i mamy wrażenie, że jest to szybsze.

Ostatnie badania na zwierzętach, które wyłoniły się z laboratoriów akademickich, podkreśliły ważną lekcję na temat dorosłych komórek macierzystych w ciągu ostatniego roku: komórki te są znacznie bardziej wszechstronne biologicznie i zdolne do przyjęcia znacznie większej liczby komórkowych losów, niż ktokolwiek wcześniej sądził. W maju zeszłego roku patolog Neil Theise z New York University i biolog komórek macierzystych Diane Krause z Yale University wraz z kolegami opublikowali raport w czasopiśmie Cell, w którym twierdzą, że dorosła komórka macierzysta ze szpiku kostnego myszy ma zdolność tworzenia wielu tkanek - krew , płuca, wątroba, żołądek, przełyk, jelita i skóra. Theise uważa, że ​​te dorosłe komórki macierzyste są równie elastyczne jak komórki embrionalne i nazywa je ostateczną dorosłą komórką macierzystą. Zespół kierowany przez Fredę Miller z McGill University w Montral opublikował niedawno prace pokazujące, że dorosłe komórki macierzyste wyjęte ze skóry, łatwo dostępnego miejsca do pobrania, mogą przekształcić się w komórki tłuszczowe, mięśniowe i nerwowe.

Inna, podobnie zaskakująca zmarszczka w historii dorosłych komórek macierzystych, pojawiła się w zeszłym roku w badaniach na Uniwersytecie Stanforda i Narodowym Instytucie Zdrowia. Na przykład laboratorium Evy Mezey w Narodowym Instytucie Zaburzeń Neurologicznych i Udaru mózgu wykazało, że u myszy przeszczepione komórki macierzyste pochodzące ze szpiku kostnego mogą migrować do mózgu i rozwijać się w komórki o cechach neuronów i innych typów komórki mózgowe. Jest to część ciągu intrygujących, ale dalekich od ostatecznych eksperymentów sugerujących, że los dorosłych komórek macierzystych jest w ogromnym stopniu determinowany przez lokalne środowisko, w którym się znajdują.

Sceptycy ostrzegają, że eksperymenty z komórkami macierzystymi na myszach nie przekładają się automatycznie na ludzką biologię. Mimo to wszystkie te badania potwierdzają pogląd, że organizm dorosłego utrzymuje zapas komórek macierzystych, z pewnością w szpiku kostnym i prawdopodobnie również w wielu innych tkankach, chociaż ich zapasy wydają się zmniejszać wraz z wiekiem. Wydaje się, że są one częścią naturalnego systemu naprawczego, więc gdy uszkodzisz tkankę, w dużych ilościach pochodzą ze szpiku, mówi Darwin J. Prockop, dyrektor Centrum Terapii Genowej Uniwersytetu Tulane w Nowym Orleanie, LA. Innymi słowy, dorosłe komórki macierzyste wydają się działać jako dyżurna, całodobowa, mikroskopijna przychodnia dla organizmu do leczenia ran.

Jako część ciała, szpik kostny nigdy nie inspirował tego rodzaju radosnej prozodii szekspirowskiej, która hojnie obdarzała, powiedzmy, serce, wątrobę, mózg, a nawet śledzionę; przez większą część zapisanej historii miał większą wartość w garnku zupy niż w klinice. Ale ta gąbczasta macierz tkanki, zamknięta jak w bezpiecznym kością, jest coraz częściej rozpoznawana jako strzeżone fizjologiczne repozytorium niektórych z najcenniejszych klejnotów ciała – mianowicie komórek, które mogą różnicować się w wiele innych tkanek. Rzeczywiście, dorosłe komórki macierzyste ze szpiku kostnego były w rzeczywistości znaczącą i godną szacunku cechą medycyny od około czterech dekad. Po prostu przez większość tego czasu nikt nie mówił o ich stosowaniu jako o terapii dorosłymi komórkami macierzystymi.

Przeszczepy ludzkiego szpiku kostnego, które po raz pierwszy podjęto w leczeniu raka krwi, odniosły rutynowy sukces w latach 70. XX wieku. Ten sukces nastąpił, jest teraz jasne, ponieważ biorcy otrzymywali, w zawiesinie szpiku dawcy wprowadzonego do ich ciała, hematopoetyczne komórki macierzyste – to znaczy komórki progenitorowe, które posiadają zdolność do specjalizowania się we wszystkich różnych typach komórek zdrowego i cały układ krwionośny. W tym przypadku u jednej matki z komórki krwi powstają czerwone krwinki, różne rodzaje białych krwinek o funkcji immunologicznej, płytki krwi i wszystkie inne składniki krwi.

Okazuje się jednak, że szpik kostny zawiera również inny ważny typ dorosłej komórki macierzystej, która może spotkać się z wyraźnie odmiennym przeznaczeniem komórkowym – taką, która ma potencjał do przekształcenia się w znacznie więcej niż różne typy komórek krwi. Na początku 1990 roku biolog rozwojowy z Cleveland, Case Western Reserve University w stanie Ohio, Arnold Caplan, jego kolega Victor Goldberg i jego ówczesny staż podoktorski Stephen Haynesworth wyizolowali ze szpiku kostnego zaskakująco wszechstronną komórkę macierzystą. Mezenchymalna komórka macierzysta, zwana tak, ponieważ powstaje z embrionalnej warstwy tkanki zwanej mezenchymem, posiada zdolność tworzenia nie tylko kości i chrząstki, ale także mięśni, ścięgien, tłuszczu i zrębu, przypominającej pajęczynę matrycy tkanki wewnątrz kości. W 1993 roku Caplan i Goldberg pomogli stworzyć Osiris (Caplan nie jest już związany z firmą).

Osiris przeniósł się do Baltimore w 1995 roku, a jego siedziba znajduje się obecnie w nisko zawieszonym, odnowionym magazynie z cegły w części miasta Fell's Point, która sąsiaduje z ruchliwym portem. Opatentując tę ​​technologię i pracując nad nią na początku lat 90., Osiris uzyskał przewagę w ograniczaniu pobierania i hodowli komórek macierzystych w praktyce, a teraz wysyła torby z komórkami do kilkunastu ośrodków klinicznych. Proces zasadniczo działa tak: lekarz pobiera około 25 mililitrów szpiku przez igłę z kości dawcy, zwykle kości miednicy. Pożądanych mezenchymalnych komórek macierzystych nie ma zbyt wiele – według szacunków Ozyrysa jest tylko jedna z nich na każde 10 milionów komórek szpiku – ale można je wyłuskać za pomocą kombinacji wirowania i zastrzeżonej technologii sortowania komórek. Po wyizolowaniu komórki te są pobudzane do podziału w butelkach do hodowli komórkowych, aby wyprodukować około 500 milionów komórek macierzystych na dawkę dożylną, a następnie zamrażane w ciekłym azocie.

Naukowcy z firmy Osiris odkryli, że zmieniając warunki hodowli, mogą kierować te komórki macierzyste ku różnym losom, na przykład mięśniom, chrząstkom lub kościom. (Do użytku klinicznego komórki macierzyste są wysyłane w postaci niezróżnicowanej.) Co ciekawe, komórki nie tylko reagują na sygnały biochemiczne, ale decydują o swoim losie również na podstawie sygnałów fizycznych, w tym trójwymiarowego środowiska, a nawet sił mechanicznych, takie jak napięcie i zgięcie stawów podczas chodzenia – co pomaga wyjaśnić, dlaczego te same komórki mogą tworzyć tak różne tkanki, w zależności od tego, gdzie i jak zostały wszczepione w ciało. Po prostu umieszczamy je we właściwym miejscu, a ciało wysyła sygnały, powiedziała prezes firmy Annemarie B. Moseley.

Kiedy Osiris po raz pierwszy rozpoczął testy na ludziach w 1999 roku, pacjenci oddawali własny szpik, a następnie naukowcy z firmy izolowali komórki macierzyste i hodowali je przez około osiem tygodni, zanim wstrzyknęli je z powrotem pacjentom. Teraz zaczyna wyglądać na to, że komórki pobrane od niespokrewnionych dawców mogą działać u wszystkich pacjentów, otwierając drzwi do uniwersalnego zaopatrzenia w komórki, które nie spowoduje problemów z odrzuceniem immunologicznym.

W trakcie oceny komórek w próbach na zwierzętach Ozyrys natknął się na zupełnie nieoczekiwane zjawisko. Według naukowców firmy, te mezenchymalne komórki macierzyste są wyraźnie pozbawione kilku znaczników molekularnych, które zazwyczaj wywołują odpowiedź immunologiczną, a nawet powodują odrzucenie przeszczepu. Co więcej, komórki mogą wydzielać czynnik aktywnie hamujący układ odpornościowy. Innymi słowy, komórki wydają się wykorzystywać biologiczną technologię ukrywania, aby pozostać immunologicznie niewidocznymi.

Ta obserwacja zaskoczyła badaczy Ozyrysa. Byliśmy oszołomieni, mówi starszy naukowiec Frank Barry. Nadal jesteśmy. Wielu naukowców nie jest przekonanych, że zjawisko to jest prawdziwe. Jeden z wybitnych badaczy komórek macierzystych, który poprosił o zachowanie anonimowości, mówi: Myślę, że to wszystko jest mocno przesadzone. Ale klinicysta używający komórek, który widział wewnętrzne dane Ozyrysa na ich temat, powiedział Technology Review, że wydaje się to być prawdą. Jeśli tak, oznacza to nie tylko, że pacjenci mogliby uniknąć bolesnej ekstrakcji zgodnego immunologicznie szpiku kostnego, ale że komercyjne przygotowanie uniwersalnych komórek byłoby dla firmy o wiele bardziej atrakcyjne ekonomicznie. Dwie duże grupy pacjentów, którzy potencjalnie mogą odnieść korzyści, to ofiary zawału serca i osoby, których stawy są zniszczone przez chorobę zwyrodnieniową stawów.

Choroby serca są głównym zabójcą w Stanach Zjednoczonych, a w samych Stanach Zjednoczonych dochodzi do ponad miliona ataków serca rocznie. W rezultacie choroby serca są jednym z najbardziej intensywnych i imponujących obszarów badań nad komórkami macierzystymi dorosłych w ciągu ostatniego roku.

Zeszłej wiosny dwie oddzielne grupy, jedna na Uniwersytecie Columbia, a druga we współpracy między New York Medical College w Valhalla w stanie Nowy Jork, a National Institutes of Health, opublikowały badania pokazujące, że zawał serca u szczurów i myszy można leczyć przez wstrzyknięcie dorosłej łodygi komórki w urazie lub w jego pobliżu. Teraz Ozyrys próbuje zrobić to samo ze świniami. W pierwszej rundzie eksperymentów chirurdzy weterynarii z Johns Hopkins przeprowadzili na zwierzętach operację na otwartym sercu i związali lewą przednią zstępującą tętnicę wieńcową, która zasila główną komorę pompującą serca, przez godzinę, wywołując zawał serca. Po dwóch tygodniach naukowcy z Osiris wstrzyknęli około 50 milionów mezenchymalnych komórek macierzystych bezpośrednio do serc pięciu zwierząt testowych. Komórki zostały genetycznie oznakowane markerem, aby można było je prześledzić w ciele, a te świnie, jak również pół tuzina zwierząt kontrolnych, były ściśle obserwowane przez okres do sześciu miesięcy.

Wszystkie świnie, które nie otrzymały komórek macierzystych, zmarły w ciągu miesiąca lub dwóch zawałów serca. Autopsje wykazały, że ich serca rozwinęły rozległe blizny w miejscach urazu, a narządy stały się nadmiernie duże i zniekształcone w celu zrekompensowania zmniejszonej zdolności pompowania. W końcu ściana serca przerzedziła się i nastąpiła niewydolność serca. Jednak w przypadku świń, które otrzymały komórki macierzyste, była to inna historia. Komórki macierzyste skupiły się na uszkodzonym mięśniu sercowym, zadomowiły się w tkance bliznowatej i wokół niej i dosłownie przemodelowały uszkodzone serce. W rzeczywistości wydawały się przerywać typowy postęp w kierunku koślawej (i prognozując ponurej) architektury serca.

Oto zastrzeżenia: komórki macierzyste, które zasiedlają tkankę bliznowatą, mają markery kardiomiocytów, komórek mięśniowych charakterystycznych dla serca, ale nie wydają się być zorganizowane w ten sam sposób i nie wykazują typowych właściwości kurczliwych mięśnia sercowego. Mimo to, mówi Martin, widzieliśmy tak dobre wyniki pod względem funkcji, że nie obchodziło nas, czy to miocyty, czy nie.

W wyniku tego pierwszego badania, zakończonego w grudniu ubiegłego roku (i wciąż nieopublikowanego), Osiris szybko zainicjował drugą rundę prób na świniach – tych samych świń, które Martin odwiedził tego ranka w maju – a wyniki wydają się potwierdzać wstępne testy. Ta druga próba wykorzystuje uniwersalne komórki dawcy, zamiast komórek pobranych z własnego szpiku każdej świni, które są wstrzykiwane natychmiast po zawale serca. Echokardiogramy, w tym te, które Martin i jego koledzy zebrali podczas majowej wizyty, wykazały statystycznie istotną poprawę zdolności pompowania serca. Firma bada obecnie możliwość dostarczenia tych komórek dokładnie we właściwe miejsce w uszkodzonym sercu przez cewnik podobny do typu stosowanego w angiogramach lub angioplastykach.

Ostatecznym celem, wyjaśnia Martin, jest wyprodukowanie uniwersalnej [ludzkiej] komórki, kriokonserwowanej, która mogłaby znajdować się na izbie przyjęć każdego szpitala w kraju i byłaby używana w nagłych sytuacjach u pacjentów z zawałem serca. Istnieje nadzieja, że ​​jak najszybsze rozpoczęcie terapii komórkowej po zawale serca może znacznie zmniejszyć trwałe uszkodzenie serca. Dwa dni po tym, jak Martin odwiedził świnie w maju zeszłego roku, urzędnicy Osiris spotkali się z naukowcami amerykańskiej Agencji ds. Żywności i Leków i mają nadzieję, że jeśli wszystkie utrzymujące się obawy dotyczące przepisów i bezpieczeństwa zostaną w zadowalający sposób rozwiązane, wstępne badanie bezpieczeństwa dorosłych komórek macierzystych u ludzi z sercem choroba mogłaby zostać uruchomiona do końca roku.

Inne zwierzę na podwórku zapewnia dalsze obiecujące wyniki w leczeniu choroby, która dotyka ponad połowę wszystkich Amerykanów w wieku powyżej 65 lat: choroby zwyrodnieniowej stawów. Na farmie na północ od Baltimore naukowcy z Osiris testują kilkanaście kóz na bieżniach. To, co jest niezwykłe w tych kozach, to to, że każda doznała poważnego uszkodzenia jednego kolana. Aby zasymulować warunki, które często powodują chorobę zwyrodnieniową stawów, weterynarze przecinają więzadło w kolanie i usuwają wewnętrzną połowę łąkotki, sprężystą część chrząstki, która tworzy podkładkę amortyzującą między kością udową a większą z dwóch kości tworzących dolną część nogi. Następnie kozy spędzają kilka tygodni na programie ćwiczeń, używając tego chwiejnego, niestabilnego stawu – schematu, który dosłownie ściera i eroduje pozostałą chrząstkę z końców kości długich. Ta aktywność tworzy przerażająco dokładny model choroby zwyrodnieniowej stawów.

Naukowcy z firmy Osiris używają zwykłej strzykawki do wstrzykiwania około pięciu do dziesięciu milionów dorosłych mezenchymalnych komórek macierzystych do małej torebki tkanki wewnątrz kolana, a wyniki są zachęcające. Chociaż testowane tylko na kilku zwierzętach, komórki macierzyste nie tylko odbudowały chirurgicznie usuniętą łąkotkę, ale w ciągu 12 tygodni odbudowały erodowaną powierzchnię kostną kości udowych i łydki nową chrząstką. Komórki te reagują na siły mechaniczne, wyjaśnia Barry z Ozyrysa, a fakt, że zwierzę obciąża staw oznacza, że ​​komórki doświadczają tych sił dynamicznych. Po drugie, reagują na lokalne środowisko rany. Zachęcony wynikami eksperymentów na zwierzętach, Osiris ma nadzieję rozpocząć wstępne badania bezpieczeństwa na ludziach przed końcem roku.

Jeden z najgorętszych obszarów badań nad komórkami macierzystymi wydaje się być poza zasięgiem dorosłych komórek macierzystych: mózg. Problem, jak bez ogródek ujmuje badacz z Harvard Medical School, Evan Snyder, polega na tym, że jeśli mówisz o mózgu, skąd pochodzą dorosłe komórki macierzyste?

Fred Gage, neurolog z Instytutu Badań Biologicznych Salka w La Jolla w Kalifornii, którego grupa jako pierwsza znalazła dorosłe nerwowe komórki macierzyste w mózgu ssaków, zaproponował potencjalną odpowiedź. Na początku tego roku zespół Gage'a wyodrębnił ze zwłok coś, co nazywa on dorosłymi neuronalnymi komórkami progenitorowymi, co prowadzi do możliwości pobierania komórek ze świeżych zwłok do celów medycznych, podobnie jak serca, wątroby i nerki od ofiar wypadków do przeszczepów narządów.

W eksperymentach na zwierzętach naukowcy wykazali, że przeszczepione nerwowe komórki macierzyste – podobnie jak komórki macierzyste pochodzące ze szpiku kostnego w eksperymentach Mezeya w Narodowym Instytucie Zaburzeń Neurologicznych i Udaru – mogą migrować do strefy w mózgu, w której znajdują się nowe komórki neurologiczne. uformowane i do obszarów urazu. Komórki zazwyczaj przyjmują kształt i funkcję innych komórek w tych miejscach. Nie tylko rodzą się nowe komórki, ale także przechodzą synaptogenezę lub tworzą zdolność łączenia się z innymi komórkami nerwowymi, powiedział Gage na spotkaniu poświęconym biologii komórek macierzystych w Cold Spring Harbor Laboratory w marcu ubiegłego roku.

Jednym z najbardziej zaskakujących odkryć w tej dziedzinie — wynikającym z eksperymentów Mezeya i niedawnych badań na szczurach przeprowadzonych przez grupę Helen Blau w Stanford — jest to, że może nie być konieczne zaczynanie od komórek macierzystych pobranych z mózgu, ponieważ komórki macierzyste z mózgu szpik kostny może być w stanie naprawić uszkodzenia neurologiczne. Gdybyśmy mogli dowiedzieć się, jakie są sygnały i dowiedzieć się, jak je wzmocnić, powiedział Blau na spotkaniu Cold Spring Harbor, gdybyśmy mogli uzyskać funkcję [w tych komórkach] i zobaczyć, czy komórki migrują do uszkodzenia, może to mieć świetne użyteczność w leczeniu choroby Parkinsona, udaru i urazów.

Wszystkie te „jeśli” odzwierciedlają fakt, że naukowcy są na wczesnym etapie badań na polu pełnym niepewności i niebezpieczeństwa. Społeczność naukowa otrzymała otrzeźwiający test rzeczywistości w marcu zeszłego roku, kiedy neurolog Curt Freed i współpracownicy z University of Colorado poinformowali w New England Journal of Medicine mieszane wyniki w badaniu klinicznym, w którym embrionalne komórki nerwowe (ale nie konkretnie komórki macierzyste) wszczepiono do mózgów pacjentów z chorobą Parkinsona. U niektórych pacjentów nastąpiła niewielka poprawa, ale u innych wystąpiły poważne i powodujące niepełnosprawność skutki uboczne – ciągłe, szarpane ruchy – które zostały opisane jako gorsze niż pierwotne objawy choroby. Chociaż eksperymenty nie obejmowały konkretnie komórek macierzystych, wyniki posłużyły jako przypomnienie, że każda komórka po wszczepieniu może mieć nie tylko niepożądane, ale nieodwracalne skutki uboczne.

Zaletą może być jednak ograniczona zdolność dorosłych komórek macierzystych do tworzenia wielu tkanek. Dorosłe komórki macierzyste są używane od lat bez tego typu skutków ubocznych, powiedział Daniel Marshak, wiceprezes ds. badań i rozwoju w dziedzinie nauk biologicznych w Cambrex z siedzibą w East Rutherford w stanie New Jersey, która świadczy usługi dla naukowców zajmujących się komórkami macierzystymi. Dorosła komórka macierzysta ma nieco mniejszą zdolność do robienia tego, co chce, ale może być nieco bardziej zaprogramowana, by robić to, co właściwe.

Skutki uboczne i inne problemy kliniczne będą musiały zostać rozwiązane w miarę postępu badań nad komórkami macierzystymi dorosłych i rozpoczynania kolejnych badań na ludziach. Te badania przejdą długą drogę do ostatecznego określenia prawdziwego potencjału medycznego tych niezwykłych komórek. Ale na razie przyszłość dorosłych komórek macierzystych pozostaje ściśle powiązana z politycznymi i etycznymi debatami wokół ich embrionalnych kuzynów.

Wśród wielu badaczy mówienie z nieukrywanym entuzjazmem o badaniach nad komórkami macierzystymi dorosłych stało się niemal politycznie niepoprawne – nie dlatego, że badania te nie są ekscytujące, ale dlatego, że takie pochwały nieuchronnie dostarczają amunicji przeciwnikom badań nad embrionalnymi komórkami macierzystymi. Na przykład amerykański senator Sam Brownback z Kansas wykorzystał ostatnie wyniki badań grupy Prockop w Tulane i grupy Edwina M. Horwitza w Szpitalu Dziecięcym St. muszą niszczyć embriony, aby uzyskać komórki macierzyste, a zatem nie ma potrzeby, aby rząd finansował badania nad embrionalnymi komórkami macierzystymi. Ale Prockop odzwierciedla poglądy większości naukowców, kiedy mówi: „Możemy uczyć się od obu grup komórek”. Musimy się zbyt wiele nauczyć, aby przerwać tę pracę.

W rzeczywistości pozostają istotne pytania naukowe, które wymagają odpowiedzi, zanim będzie można określić względne zalety embrionalnych i dorosłych komórek macierzystych. Niektórzy naukowcy twierdzą, że embrionalne komórki macierzyste łatwiej rosną w kulturze i są bez wątpienia zdolne do większej liczby komórek, ale stwarzają również niewielkie, ale teoretyczne ryzyko przekształcenia się w tkanki rakowe. Dorosłe komórki macierzyste mogą nie być tak silne jak embrionalne komórki macierzyste, ale wstępne wyniki kliniczne sugerują, że są one bezpieczne dla ludzi. Mimo to mają wielu krytyków akademickich. Irving Weissman, biolog ze Stanford, argumentuje, że prawie bez wyjątku dorosłe komórki nie zostały wystarczająco dokładnie scharakteryzowane, i odrzuca polityków i osobistości religijne, które zachwalają zalety dorosłych komórek macierzystych, mówiąc: Ci, którzy twierdzą, że ludzkie dorosłe komórki macierzyste możemy zrobić wszystko i wszystko, co chcemy, wydaje się, że wiemy coś, czego nie wiedzą eksperci.

Niemniej jednak, praktycznie wszyscy badacze, którzy położyli ręce na dorosłych i embrionalnych komórkach macierzystych, widzą, jak wprowadzają one nowy rodzaj medycyny w XXI wieku, gdzie uzdrawiająca mądrość tych potężnych środków biologicznych zapewnia rodzaj leczenia in situ, gdzie naprawa i regeneracja to zdumiewająco realne możliwości, w których apteka przyszłości może wydawać worki z komórkami równie chętnie jak butelki po pigułkach. Pytanie, tyleż polityczne, co naukowe, brzmi, jak szybko tam dotrzemy.

ukryć