O projekcie rozmawiamy z prof. dr hab. Mariuszem Ratajczakiem, Kierownikiem Zakładu Medycyny Regeneracyjnej Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego.

Zastosowanie komórek macierzystych w medycynie to obecnie bardzo gorący temat. Ja jednak zauważam niską świadomość wśród klinicystów, którzy niejednokrotnie podkreślają, że stosują komórki macierzyste w swoich gabinetach, przy czym realia pokazują, że tak wcale nie jest. Zatem dla usystematyzowania obecnej wiedzy, jaki jest dziś realny stan ich wykorzystania w celach terapeutycznych?

Medycyna regeneracyjna jest nową gałęzią wkraczającą w obszar nauk biomedycznych oraz farmakologię. Stwarza nadzieję na leczenie wielu schorzeń za pomocą izolowanych z tkanek komórek, podawanych następnie pacjentom celem poprawy parametrów życiowych. Komórki macierzyste mogą być wprowadzane do organizmu pacjenta w postaci zawiesiny lub w połączeniu z odpowiednimi bio-rusztowaniami organicznymi lub syntetycznymi dla ułatwienia regeneracji uszkodzonych tkanek i narządów w technologii 3D.

Równolegle do prowadzonych badań nad wykorzystaniem komórek macierzystych w postępowaniach terapeutycznych rozwijana jest nowa gałąź badań w medycynie regeneracyjnej, skupiająca się na opracowaniu innowacyjnych postępowań profilaktycznych oraz syntez nowej generacji leków, utrzymujących pulę komórek macierzystych w dorosłych tkankach w jak najlepszym stanie fizjologicznym. Utrzymanie przez komórki macierzyste potencjału do samoodnawiania się i zachowanie zdolności do różnicowania się w komórki potomne będzie pozytywnie wpływało na fizjologiczne procesy odmładzania/naprawy naszych tkanek. Opracowanie takich leków jest wyzwaniem dla współczesnej farmakologii i biochemii farmaceutycznej.

Warto też podkreślić, że obecnie, z powodów etycznych oraz bezpieczeństwa stosowania w klinice, nie wszystkie komórki macierzyste czeka równie świetlana przyszłość…

Dokładnie, z tych właśnie względów zawieszone są badania z wykorzystaniem ludzkich komórek embrionalnych pozyskiwanych z zarodków powstających w wyniku zapłodnienia. Komórki te bowiem obarczone są ryzykiem tworzenia w organizmie biorcy guzów, tzw. potworniaków. Przyszłości terapeutycznej nie mają również komórki pozyskiwane w wyniku klonowania terapeutycznego, polegającego na wszczepieniu jądra komórkowego pobranego z dojrzałej komórki somatycznej do ludzkiej komórki jajowej. Powstające w wyniku tej procedury zarodki, jako źródło komórek do regeneracji, również obciążone są zastrzeżeniami natury etycznej oraz wiążą się z ryzykiem powstawania guzów nowotworowych w organizmie biorcy.

W ciągu ostatnich lat duże nadzieje wiązano również z wykorzystaniem w medycynie regeneracyjnej tzw. indukowanych komórek pluripotencjalnych, które uzyskano poprzez manipulację genetyczną wykonywaną na komórkach somatycznych izolowanych od dorosłych osobników. W chwili obecnej badania w oparciu o techniki tzw. głębokiego sekwencjonowania wskazują na szereg mutacji oraz niestabilność genetyczną/epigenetyczną w tych komórkach, a w modelach zwierzęcych/przedklinicznych komórki te mogą również tworzyć guzy. Pierwsze próby kliniczne w Japonii, które miały ocenić bezpieczeństwo terapeutyczne tych komórek w terapii klinicznej, zostały zawieszone po stwierdzeniu wystąpienia niestabilności genetycznej u biorcy materiału przeszczepowego.

Dlatego też jedynym źródłem komórek macierzystych, które stosuje się obecnie w praktyce klinicznej, są komórki macierzyste izolowane z dorosłych tkanek. Najczęściej stosowanymi komórkami macierzystymi są komórki macierzyste układu krwiotwórczego, komórki macierzyste tkanki łącznej oraz tkanki tłuszczowej.

Podstawowym jednak problemem z wykorzystaniem komórek macierzystych izolowanych z tkanek po porodzie do leczenia uszkodzeń wielonarządowych jest konieczność ich różnicowania się w różne typy komórek dla poszczególnych narządów/tkanek. Taką cechę posiadają tzw. pluripotencjalne komórki macierzyste. Istnienie takich komórek w dorosłych tkankach postulowały liczne zespoły badawcze w przeciągu ostatnich lat, ale dopiero badania naszego zespołu udowodniły, iż faktycznie w dorosłych tkankach znajduje się populacja małych komórek macierzystych przypominających pod względem ekspresji wczesnych rozwojowo genów oraz charakterystyki epigenetycznej – komórki embrionalne. Komórki te nazwaliście bardzo małymi komórkami przypominającymi komórki embrionalne – ang. very small embryonic like stem cells (VSELs).

Czy komórki VSELs to faktycznie ten istotny polski wkład w dziedzinie medycyny regeneracyjnej, którego tak oczekiwaliśmy?

Myślę, że tak, ponieważ to właśnie nasz zespół, pracując w Polsce i USA, odkrył te komórki, dokładnie je zidentyfikował pod względem morfologii, ekspresji markerów powierzchniowych, genów oraz modyfikacji epigenetycznych. W tej chwili szereg grup badawczych na świecie potwierdził występowanie tej niezwykle obiecującej populacji komórek macierzystych w tkankach dorosłych osobników. Komórki VSELs obdarzone są znacznym potencjałem różnicowania się w komórki potomne wielu tkanek dorosłego organizmu. Mają obecnie szansę zastąpić inne problematyczne komórki macierzyste, które próbuje się wykorzystać w medycynie regeneracyjnej. Potwierdza to szczególnie opracowany ostatnio przez nasz zespół protokół namnażania tych komórek w chemicznie zidentyfikowanym medium hodowlanym, co stwarza ogromne możliwości terapeutyczne i usuwa problem niewielkiej ilości tych komórek izolowanych z dorosłych tkanek. Ważnym podkreślenia jest fakt, iż nasz zespół dysponuje odpowiednimi patentami i prawami własności intelektualnej.

Prowadzone nad komórkami VSELs badania wydają się pierwszym filarem nowopowstającego na Warszawskim Uniwersytecie Medycznym Centrum Medycyny Regeneracyjnej. W jakich jeszcze obszarach badawczych macie zamiar działać i jak dzięki temu ma zmienić się leczenie pacjentów?

Nasze badania pozwolą na przygotowanie autologicznych produktów komórkowych izolowanych z dorosłych tkanek do wykorzystania w leczeniu uszkodzonych tkanek/narządów. Liczymy tutaj na współpracę z klinicystami zainteresowanymi wykorzystaniem komórek macierzystych w różnych specjalnościach klinicznych (np. kardiologii, neurologii, hepatologii, ortopedii).

Równolegle, we współpracy z chemikami oraz farmaceutami, chcemy opracować nową generację leków, które poprawiałyby „kondycję” komórek macierzystych, głównie tych o szerokim spektrum różnicowania, które obecne są w naszym organizmie i biorą udział w regenerowaniu narządów i starzejących się tkanek. Poprzez takie działania chcemy doprowadzić do powstania nowej gałęzi nauk biomedycznych – tzw. farmakologii komórek macierzystych.

Kolejnym kierunkiem badań Centrum będzie wykorzystanie tzw. mikrofragmentów błonowych (ang. extracellular microvesicles, ExMVs) w klinice jako leków, a także w kosmetologii oraz diagnostyce klinicznej. Będziemy m.in. opracowywać testy diagnostyczne, pozwalające, w oparciu o profil mikrofragmentów błonowych obecnych we krwi, na wczesną diagnozę i monitorowanie kliniczne pacjentów z różnymi schorzeniami np. układu krążenia, chorobami nowotworowymi.

Podsumowując, pracujemy nad podniesieniem gotowości technologicznej produktów komórkowych oraz opracowaniem protokołów klinicznych z wykorzystaniem mikrofragmentów błonowych/egzosomów. Pragniemy być ośrodkiem referencyjnym w zakresie szeroko rozumianej medycyny regeneracyjnej. Mamy ambicje stworzyć wiodący w skali świata ośrodek naukowo-badawczy.

Na jakim etapie prac nad nową jednostką jesteście dziś i z jakimi ośrodkami akademickimi bądź firmami nawiązaliście już współpracę?

Obecnie powołujemy do życia sieć współpracy naukowej ośrodków w Polsce prowadzących badania przedkliniczne/kliniczne w interesującej nas dziedzinie. W sieci tej będą uczestniczyć: Warszawski Uniwersytet Medyczny, Uniwersytet Warszawski, Instytut Wysokich Ciśnień PAN, Instytut Immunologii i Terapii Doświadczalnej im. Ludwika Hirszfelda PAN, Uniwersytet Jagielloński, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach, Uniwersytet Medyczny w Białymstoku, Gdański Uniwersytet Medyczny oraz Pomorski Uniwersytet Medyczny w Szczecinie.

Prace nad podniesieniem gotowości technologicznej produktów komórkowych, tzn. nad rozwojem farmakologii komórek macierzystych, będziemy prowadzić we współpracy z Katedrami Technologii Leków i Biotechnologii Farmaceutycznej, Nanotechnologii oraz Wydziałami Chemii.

Tworzymy także sieć międzynarodowej współpracy naukowej dotyczącej wykorzystania komórek VSELs oraz mikrofragmentów błonowych, obejmującą zespoły naukowe z: Yale University, School of Medicine, University of Torino, Brown University, Rhode Island, Harvard University, New York Medical College, Dresden University, Goethe University, Paris Descartes University oraz Uniwersytetu Medycznego w Lublanie.

Nawiązaliśmy także ścisłą współpracę z przedsiębiorstwami o profilu biotechnologicznym takimi jak: Polski Bank Komórek Macierzystych oraz amerykańskie EXOIncubator, BlueSeq Innovation Inc., iCell Inc.

Dobrze, że wspomina Pani o tej współpracy z biznesem, ponieważ do tej pory dużo mówiliśmy o opracowaniu nowych postępowań terapeutycznych, tymczasem właściwie zidentyfikowane cele strategiczne medycyny regeneracyjnej otwierają także możliwości prowadzenia działań w zakresie transferu technologii oraz komercjalizacji wiedzy…

Dokładnie, a żeby to Państwu uzmysłowić, spójrzmy na liczby. W 2017 roku globalny rynek komórek macierzystych osiągnął wartość 65 mld USD a Ameryka Północna stanowi obecnie 60% tego rynku. Oczekuje się, że europejski rynek medycyny regeneracyjnej osiągnie pułap 24,2 mld USD do 2021 roku, z poziomu 8,6 mld USD w 2016 roku.

Uwzględniając powyższe dane oraz zaplecze naukowe, kliniczne oraz dostępność partnerów gospodarczych w naszym kraju należy odpowiedzieć na pytanie – jaka jest realna szansa Polski, aby stać się udziałowcem dochodów z tego rynku? Program medycyny regeneracyjnej był finansowany w ostatnich latach w ramach NCBR w postaci grantów na rozwój nowych technologii „STRATEGMED”. Niestety proponowane badania bardzo często od początku nie uwzględniały problemu własności intelektualnej i ochrony praw patentowych istniejących poza granicami Polski. Jest to poważny problem, który może dyskwalifikować potencjalne rozwiązania w tej dziedzinie jako źródło potencjalnych dochodów z wdrażania komercyjnego opracowanych technologii lub ich sprzedaży.

O tym m.in. będziemy rozmawiać podczas VII Konferencji „CePT – Platformą Rozwoju Innowacyjnej Biomedycyny 2018”, 17 kwietnia 2018 roku, w Centrum Dydaktycznym Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego. Serdecznie zachęcam do udziału, na miejscu odpowiemy na wszystkie pytania dotyczące tego projektu.

Dziękuję za rozmowę i do zobaczenia w Warszawie.

Dziękuję również.

--

Rejestracja na konferencję na stronie www.cept.wum.edu.pl/konferencje/, do 12 kwietnia br.