Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Leczenie schorzeń serca w naczyniu laboratoryjnym?
Leczenie schorzeń serca w naczyniu laboratoryjnym?
Komórki macierzyste i technologia organ-on-chip – połączenie tych dwóch nowoczesnych podejść umożliwiło naukowcom z Harvardu postawienie gigantycznego kroku na przód w zakresie medycyny spersonalizowanej. Doprowadzili oni do wykształcenia w laboratorium tkanki mięśnia sercowego z zaburzeniem genetycznym warunkującym rzadką, dziedziczną chorobę zwaną syndromem Bartha.

 

Syndrom Bartha jest chorobą genetyczną występującą średnio u 1 na 20 000 nowonarodzonych chłopców. Warunkuje go mutacja w genu tafazzin (nazywanego również TAZ lub G4.5) zlokalizowanego na chromosomie X. Dzięki obecności drugiego chromosomu X oraz recesywnego charakteru zaburzenia, u kobiet nie występują żadne objawy, nawet jeżeli są one nosicielkami mutacji. U chłopców natomiast choroba objawia się na wielu płaszczyznach – od niskiego wzrostu, przez obniżenie odporności organizmu, aż do kardiomiopatii. Osłabienie mięśnia sercowego może u chorych prowadzić do poważnych problemów zdrowotnych. Dlatego też, właśnie na otrzymanym w laboratorium modelu mięśnia sercowego postanowili pracować naukowcy z Harvardu.

 

Całe postępowanie rozpoczęło się od pobrania komórek skóry od dwóch pacjentów z syndromem Bartha i manipulacji nimi w taki sposób, aby przekształciły się w komórki macierzyste. Uzyskaną pulę hodowano z zastosowaniem techniki organ-on-chip, a więc w trójwymiarowym układzie zbudowanym z ludzkich białek macierzy zewnątrzkomórkowej. Warunki takie naśladują naturalne środowisko komórek przez co stymulują ich łączenie się ze sobą. W ten sposób możliwe jest uzyskanie tkanek ludzkich organów. Wykorzystanie komórek skóry pobranych od pacjentów z syndromem Bartha poskutkowało otrzymaniem modelu serca wykazującego słabe skurcze charakterystyczne dla badanej choroby.

 

Działania naukowców nie były jednak wyłącznie ‘sztuką dla sztuki’ dążącą do udowodnienia, że przy udziale komórek macierzystych i techniki organ-on-chip da się otrzymać odpowiednik ludzkiego organu z zaburzeniami pracy uwarunkowanymi genetycznie. Kolejnym krokiem było bowiem potwierdzenie, że rzeczywiście mutacja w genie TAZ jest przyczyną obserwowanych zmian. W tym celu przeprowadzono podobną procedurę, jednak materiałem wyjściowym były komórki skóry zdrowych osób, do których wprowadzono mutację w genie TAZ. I rzeczywiście, otrzymany w ten sposób organ również wykazywał obniżenie siły skurczów.

 

Potwierdzenie wpływu mutacji genu TAZ na obserwowane objawy nie stanowiło jednak również celu samego w sobie. Było ono pierwszym krokiem do poszukiwań sposobu walki z chorobą. Dalsze badania naukowców wykazały, że dostarczenie w warunkach laboratoryjnych chorej tkance produktu ekspresji prawidłowego genu TAZ poprawia siłę skurczu mięśnia sercowego. W ten sposób udało się zatem otrzymać pierwszy spersonalizowany model całej tkanki z chorobą genetyczną oraz opracować sposób korekcji wady.


Dodatkowo badacze odkryli, że mutacja genu TAZ zakłóca prawidłowe działanie mitochondriów, które stanowią ‘elektrownie’ dostarczające komórkom energię. Niedobór energii mógłby być potencjalną przyczyną osłabienia siły skurczu mięśnia sercowego. Mutacja nie wydaje się jednak wpływać na ogólną podaż energii w komórkach, ale na ilość reaktywnych form tlenu (ang. reactive oxygen species; ROS). Poziom tych naturalnych produktów ubocznych metabolizmu jest znacznie podwyższony w tkankach uzyskanych z komórek osób cierpiących na syndrom Bartha. Okazuje się zatem, że nadmiar ROS może być ważnym elementem choroby. Wygaszenie ich zwiększonej produkcji w warunkach laboratoryjnych poskutkowało poprawą siły skurczów. Obserwacja ta sugeruje zatem nowe podejście terapeutyczne.


Zespół naukowców z Harvardu podjął badania nad syndromem Bartha na kilku poziomach. Uzyskane technologią ‘organ-on-chip’ z komórek macierzystych modele zaburzeń pracy serca wykorzystują jako platformę testową dla leków potencjalnie przydatnych w terapii. Dodatkowo podejścia bazujące na obniżeniu poziomu reaktywnych form tlenu oraz terapii genowej celowanej w zmutowany gen TAZ są aktualnie testowane na zwierzętach. Sami naukowcy mówią, że mają przeczucie, iż znaleźli technologię umożliwiającą dokładne poznanie i pokonanie tej oraz wielu innych chorób. A to zdecydowanie napawa optymizmem.

KOMENTARZE
Newsletter