Dające nadzieję osobom chorym na osteoporozę wyniki badań zostały przedstawione w czasie tegorocznego, 93 z kolei, spotkania Endocrine Society w Bostonie. Badania na zwierzętach pokazały, że jest możliwe przyspieszenie gojenia się złamań kości po zastosowaniu terapii za pomocą komórek macierzystych wzbogaconych w insulinopodobny czynnik wzrostu IFG-I.
Czynnik IFG-I
Czynnik ten wykazuje duże podobieństwo strukturalne do insuliny i jest podstawowym czynnikiem wzrostu w organizmie człowieka. Wydzielany jest przez wątrobę pod wpływem ludzkiego hormonu wzrostu hGH. Gra kluczową rolę w procesie rozwoju dzieci i kontroli procesów anabolicznych u dorosłych.Wykazano także jego udział w procesie proliferacji komórek oraz podczas apoptozy. Reguluje rozwój neuronalny: neurogenezę, mielinizację, powstawaniu synaps oraz dendrytycznych rozgałęzienia. Chroni także neurony po uszkodzeniu. Zaobserwowano również, że wzrost stężenia IGF-I idzie w parze z podwyższeniem IQ u dzieci.
Ponieważ wiele typów tkanek posiada receptory IGF-I, to efekty jego działania mogą być różne. Działa m.in. jako czynnik neurotroficzny – jeśli zaindukuje produkcję białka - powoduje przerost mięśni szkieletowych, a przez blokowanie syntezy doprowadza do zaniku mięśni. Wykazuje działanie ochronne na komórki chrząstki i jest związany z aktywacją osteocytów, a więc można powiedzieć, że jest czynnikiem aktywującym procesy anaboliczne kości. Dodatkowo w dużych stężeniach jest on zdolny do aktywacji receptora insuliny - może również wywoływać w organizmie skutki identyczne jak obecność insuliny.
W czasie wzrostu młodego organizmu synteza kości zachodzi z dużą intensywnością. Prawdopodobnie stąd wziął się pomysł na wykorzystanie czynnika wzrostu. Skoro wspomaga on działanie osteocytów, to mógł mieć także działanie sprzyjające ich powstawaniu.
Złamania mogą być poważnym problemem
Niedobór gojenia złamań jest problemem z którym boryka się około 600.000 kolejnych osób rocznie w samej Ameryce Północnej. Dotyka on nie tylko osoby starsze chore na osteoporozę, gdyż problemy ze zrostem kości miewają także i dzieci dotknięte wrodzoną łamliwością kości. W okresie dojrzewania nietrudno o upadki – a powstające u chorych dzieci złamania goją się długo, często powodując dodatkowe problemy. Powstające złamania na ogół są złamaniami skomplikowanymi; kości pękają w wielu miejscach, czasem nawet ulegają poważnemu skruszeniu, a to utrudnia ich leczenie operacyjne. Wielokrotnie przeszczep kości i leczenie chirurgiczne nie odnosi efektu, bywa nawet niewykonalne.
Badaniami nad leczeniem złamań za pomocą komórek macierzystych zainteresowała się Anna Spagnoli, profesor pediatrii i inżynierii biomedycznej na Uniwersytecie Północnej Karoliny w Chapel Hill.
Badania na myszach dają nadzieję
Złamania, które łatwo ulegają uszkodzeniom i nie goją się w normalnym tempie, nazywane są zespołem łamliwych kości. (non-union fracture dosł: brak zrostu złamań). Korzystając z modelu zwierzęcego: myszy knockout, które nie posiadały zdolności zrostu złamanych kości, prof. Spagnoli i jej współpracownicy badali efekty transplantacji dorosłych komórek macierzystych wzbogaconych o czynnik IGF-I.
Użyli mezenchymalnych komórek macierzystych (dorosłe komórki macierzyste ze szpiku kostnego) myszy i stosując metody inżynierii genetycznej komórek uaktywnili w nich ekspresję czynnika IGF-1. Następnie zaaplikowano komórki badanym myszom knockout ze złamanymi kośćmi piszczelowymi.
Korzystając z tomografii komputerowej (CT), naukowcy wykazali, że u myszy leczonych wzbogaconymi o czynnik IGF-I komórkami macierzystymi złamania lepiej się zrastały niż u myszy kontrolnych, oraz tych leczonych tylko komórkami macierzystymi. Okazało się, że komórki macierzyste wzbogacone o IGF-I przekształciły się w komórki kostne oraz wspomogły regenerację kości i znacząco przyspieszyły w ten sposób gojenie.
Porównanie z grupą kontrolną (pozostawione same sobie myszy) wykazało, że u zwierząt leczonych pojawiło się w tym samym czasie więcej tkanki kostnej w miejscu złamania, a po zrośnięciu się kości były trzy do czterech razy mocniejsze.
"Co ciekawe, okazało się, że komórki macierzyste wzmocnione IGF-I przywróciły tworzenie nowej tkanki kostnej u myszy pozbawionych zdolności do naprawy złamanych kości. Jest to pierwszy dowód na to, że terapia komórkami macierzystymi może dotyczyć problemów ze zrostem złamań," mówi prof. Spagnoli.
Możemy spodziewać się rozwoju terapii złamań za pomocą komórek macierzystych
Ten sukces odniesiony na zwierzęcym modelu zespołu łamliwych kości jest ważnym krokiem w kierunku rozwoju metod leczenia opartych na komórkach macierzystych. Obserwujemy już kliniczne stosowanie mezenchymalnych komórek macierzystych wzbogaconych czynnikiem IGF-1 podobne do metody stosowanej w przeszczepie szpiku kostnego, w którym terapia komórkami macierzystymi jest połączona z czynnikami wzrostu, aby przywrócić odpowiedni poziom komórek krwi. Myślę, że rozpoczęcie badań u pacjentów będzie możliwe w ciągu kilku lat. Podsumowuje prof. Spagnoli.
Obecnie czynnik IGF-I jest dopuszczony do leczenia dzieci u których niedobór tego hormonu powoduje zaburzenia wzrostu..
Szansa dla chory i dla firm biotchnologicznych
Odkrycie to może stać się niezwykle ważne już za kilka lat - wtedy bowiem pierwsze firmy zaczna prawdopodobnie wdrażać tą metodę leczenia. Wygląda na to, że zastosowanie komórek macierzystych w przypadku leczenia problematycznych złamań będzie uwieńczone absolutnym sukcesem. Wyniki są niezwykle optymistyczne. Przed badaczami jednak długi okres badań klinicznych i wdrożeniowych. Czy ta terapia okaże się skuteczna i nieobarczona negatywnymi dla organizmu człowieka konsekwencjami? Jeśli tak, może stać się bardzo trafioną inwestycją i orgomną ulgą dla osób z niepoprawnie funkcjonującym mechanizmem regeneracji tkanki kostnej.
Oprac. Joanna Roga
Źródła: