Wątroba pełni wiele istotnych funkcji w naszym organizmie, m.in. bierze udział w trawieniu i metabolizowaniu pokarmu, unieszkodliwia toksyny, magazynuje niektóre witaminy oraz wytwarza czynniki krzepnięcia krwi. Wszelkie zaburzenia jej działania wiążą się zatem poważnymi problemami zdrowotnymi.

Schorzenia wątroby często rozwijają się niepostrzeżenie, ponieważ ból pojawia się dopiero w wyniku jej powiększenia i ucisku na sąsiadujące organy. Stan ten świadczy często o zaawansowanym stadium choroby, czyli wystąpieniu uszkodzeń, z którymi organizm nie jest sobie w stanie sam poradzić. Jedynym rozwiązaniem pozostaje wówczas przeszczep.

Co prawda, do prawidłowego funkcjonowania wątroby wystarczy jedynie 10-20% masy czynnego miąższu i w związku z tym hepatocyty izolowane z jednego narządu można przeszczepić kilku biorcom. Mimo to, poważnym problemem pozostaje nadal brak odpowiedniej ilości organów do transplantacji. Dużym wyzwaniem jest zatem opracowanie skutecznych metod namnażania komórek wątroby do celów inżynierii tkankowej.

Zagadnieniem tym zajął się zespół naukowców pod kierownictwem dr. Kazuo Ohashi pracującego w Tokyo's Institute of Advanced Biomedical Engineering and Science z Tokyo Women's Medical Hospital (Japonia). W prowadzonych przez nich badaniach, jako źródło hepatocytów wykorzystano linię myszy wykazujących ekspresję ludzkiej glikoproteiny osocza - α-1 antytrypsyny (ang. human α-1 antitrypsin transgenic mice; hA1At). Białko to jest produkowane w wątrobie, a jego brak prowadzi do wielu poważnych schorzeń, np. marskości tego organu.

Pobrane komórki przeszczepiono następnie do transgenicznych gryzoni uPA/SCID, wyprowadzonych za pomocą krzyżowania zwierząt niezdolnych do wykształcenia własnego systemu odpornościowego (ang. severe combined immune deficient mice; SCID) oraz osobników pozbawionych aktywatora plazminogenu typu urokinazy (ang. urokinase-type plazminogen; uPA). Już wcześniej udowodniono, że linia ta może być z powodzeniem stosowana do namnażania ludzkich hepatocytów.

Po upływie 8 tygodniu wykonano testy krwi oraz przeprowadzono ocenę histologiczną materiału tkankowego. Odzyskane komórki umieszczono na powierzchni czułego na temperaturę polimeru, gdzie utworzyły one arkusz tkanki wykorzystany następnie do wykonania podskórnej transplantacji u myszy.

Właściwy przepływ krwi w okolicy aktywnych metabolicznie hepatocytów zapewniono za pomocą specjalnie skonstruowanej sieci naczyń krwionośnych zaopatrujących tkankę w niezbędne czynniki wzrostu oraz substancje pokarmowe, a także odprowadzających zużyte produkty przemiany materii. Komórki zachowały przy tym zdolność do międzykomórkowej komunikacji oraz wykazywały wszystkie ważniejsze cechy fenotypowe oraz funkcjonalne hepatocytów. Wykonane badania potwierdziły, że tkanka ta była zdolna do produkcji białek, pobierania związków chemicznych oraz ekspresji enzymów metabolicznych, a także wykazywała zdolność do wzrostu regeneracyjnego. 

Naukowcy podkreślają jednak, że istnieje potrzeba przeprowadzenia dalszych testów z użyciem różnych typów komórek oraz sprawdzających, czy namnożone hepatocyty będą mogły być zaczepione także w innych obszarach organizmu.

Niemniej jednak jest to poważny krok na przód, który wskazuje na możliwość namnażania hepatocytów i pozyskiwania, nawet z małych ilości tkanek, liczby komórek niezbędnej do podjęcia leczenia.

Obecnie hodowle hepatocytów wykorzystuje się w celu zewnątrzustrojowego wspomagania z użyciem tzw. biosztucznej wątroby (Bioartyficial Liver – BAL). Metoda ta polega na przepuszczeniu osocza lub krwi chorego przez bioreaktor, w którym hodowane są hepatocyty. Pozwala to oczyścić ustrój pacjenta z nagromadzonych toksyn i utrzymać jego względnie dobry stan między wystąpieniem niewydolności a operacją. Niekiedy zabiegi te prowadzą również do wyleczenia organu i pozwalają zrezygnować z wykonywania trasplantacji.

Wydajne hodowle hepatocytów byłyby również pomocne w przypadku tzw. przeszczepów komórkowych. Rozwiązanie to wciąż znajduje się jednak w fazie badań. Jak mówi dr n. med. Marta Pokrywczyńska z Zakładu Inżynierii Tkankowej Collegium Medicum im. Ludwika Rydygiera w Bydgoszczy - „Wyniki wspomagania funkcji wątroby u pacjentów z ostrą bądź przewlekłą niewydolnością wątroby nie są zadowalające. Najlepsze efekty terapii uzyskuje się w przebiegu chorób metabolicznych takich jak zespół Crigler-Najjar, zaburzeń szlaku mocznikowego czy rodzinnej hipercholesterolemii. W tym przypadku przeszczepienie hepatocytów ma na celu przywrócenie właściwego poziomu enzymów, których niedobór leży u podłoża choroby”. Dodaje również, że badania dotyczące wspomagania czynności wątroby nie były jak dotąd podejmowane w Polsce.

Anna Kurcek

Literatura:

• Kazuo Ohashi; Kohei Tatsumi; Chise Tateno; Miho Kataoka; Rie Utoh; Katsutoshi Yoshizato; Teruo Okano. Liver Tissue Engineering Utilizing Hepatocytes Propagated in Mouse Livers In Vivo. Cell Transplantation 21, 2/3, 429-436. http://www.ingentaconnect.com/search/download?pub=infobike%3a%2f%2fcog%2fct%2f2012%2f00000021%2fF0020002%2fart00006&mimetype=text%2fhtml
• Japanese scientists show 'new' liver generation using hepatocyte cell transplantation. http://www.eurekalert.org/pub_releases/2012-06/ctco-jss061112.php
• Marta Pokrywczyńska, Tomasz Drewa. Leczenie niewydolności wątroby za pomocą technik inżynierii tkankowej. Pol. Merk. Lek., 2007, XXIII, 133, 66. http://pml.strefa.pl/ePUBLI/133/21.pdf
• Przemysław Zdziarski. Transplantacja komórkowa – alternatywa dla ortotopowego przeszczepu wątroby. Pol. Merk. Lek., 2007, XXIII, 136, 297.http://pml.strefa.pl/ePUBLI/136/12.pdf
• Donna N. Douglas, Toshiyasu Kawahara, Banu Sis, David Bond, Karl P. Fischer, D. Lorne J. Tyrrell, Jamie T. Lewis, and Norman M. Kneteman. Therapeutic Efficacy of Human Hepatocyte Transplantation in a SCID/uPA Mouse Model with Inducible Liver Disease. PLoS One. 2010; 5(2): e9209. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20174638
• http://watroba.edu.pl/
• http://watroba.net.pl/
• http://www.watroba.info.pl/