Potencjał unipotencji

W każdym zdrowym, funkcjonalnym mięśniu szkieletowym znajduje się pula unipotentnych komórek macierzystych. Charakteryzują się one zdolnością do różnicowania w jeden, konkretny typ, w przeciwieństwie do innych komórek macierzystych (toti-, multi- i pluripotentnych). Nadal jednak mają duży potencjał terapeutyczny. W momencie, gdy tkanka mięśniowa zostanie uszkodzona, stają się one aktywne. Najpierw różnicują, a potem łączą się ze sobą, aby ostatecznie odtworzyć włókno mięśniowe.

Proces ten zostaje zaburzony w wyniku większych urazów mechanicznych, procesu starzenia oraz chorób takich jak: cukrzyca, niektóre rodzaje nowotworów i miopatie na przykład dystrofia mięśniowa.

Wykorzystajmy to, co w nas drzemie!

W Zakładzie Cytologii Wydziału Biologii na Uniwersytecie Warszawskim zespół naukowców prowadzi badania dotyczące regeneracji mięśni szkieletowych in vivo, różnicowania się komórek mięśniowych in vitro, a także regeneracji mięśni zachodzącej z udziałem niemięśniowych komórek macierzystych. Jedną z osób zaangażowanych w te prace jest dr Edyta Brzóska-Wójtowicz, finalistka tegorocznej Naukowej Nagrody POLITYKI w dziedzinie nauk o życiu.  

Wraz ze swoim zespołem próbuje ona zaangażować endogenne komórki macierzyste (czyli takie, które już są w organizmie) w regenerację włókna mięśniowego. Naukowcy postanowili w tym celu wykorzystać cytokiny. Nastrzykuje się nimi uszkodzoną partię tkanki mięśniowej. W wyniku tego procesu, więcej komórek macierzystych napływa do uszkodzonej tkanki i uczestniczy w jej regeneracji różnicując w komórki mięśniowe.

-Moje koleżanki z Zakładu badają natomiast zarodkowe i indukowane pluripotentne komórki macierzyste, a także inne populacje komórek macierzystych uzyskiwanych z dorosłych organizmów. Doświadczenia z ich udziałem powinny wykazać, w jaki sposób można indukować różnicowanie miogeniczne i czy przeszczepione komórki będą poprawiały czy utrudniały regenerację tkanki– mówi dr Brzóska-Wójtowicz. -Badania te były prowadzone przez dr Iwonę Grabowską wraz z prof. Zygmuntem Pojdą i prof. Jerzym Kawiakiem. Wykorzystywali oni w tym celu krew pępowinową i galaretę Whartona. Regeneracja z udziałem komórek macierzystych krwi pępowinowej zachodziła jednak z niską wydajnością, bowiem wynosiła ona ok. 10%. Zdecydowanie lepsze rezultaty uzyskujemy z wykorzystaniem endogennych komórek macierzytych – dodaje. Badania prowadzone są in vitro, z udziałem hodowli tkankowych, oraz in vivo, z wykorzystaniem szczurów i myszy.

Pies – najlepszy przyjaciel człowieka

Obiecujące wyniki prac naukowych dotyczących regeneracji mięśni szkieletowych z udziałem komórek macierzystych otrzymał zespół prowadzony przez prof. Giulio Cossu pracujący na Uniwersytecie w Manchesterze. Realizują oni doświadczenia z udziałem między innymi mezenchymalnych komórek macierzystych. Mogą one różnicować w kilka, lecz nie we wszystkie rodzaje komórek znajdujących się w naszym ciele. Mówi się zatem, że są one multipotentne. Najlepsze wyniki uzyskano natomiast dla mezoangioblastów, tj. komórek macierzystych pochodzących z małych naczyń krwionośnych. Komórki te mają jedną ważną właściwość – nie trzeba wszczepiać ich do uszkodzonego mięśnia. Można przeprowadzić iniekcję bezpośrednio do krwiobiegu. W ten sposób same migrują przez naczynia, zasiedlają uszkodzony mięsień i go odtwarzają. Jest to istotne odkrycie, ponieważ w przypadku rozległych partii niefunkcjonalnych mięśni (np. u pacjentów z dystrofią) nastrzykiwanie ich komórkami macierzystymi staje się niemal niewykonalne. Iniekcji należy dokonywać co kilka milimetrów.

-Prof. Cossu prowadzi doświadczenia z udziałem dystroficznych psów (które nie mają funkcjonalnego białka dystrofiny – przyp. red.). W większości tego typu badań wykorzystuje się model mysi. Gryzonie, u których nie występuje funkcjonalne białko o nazwie dystrofina nie wykazują objawów choroby. Przeciwnie jest u psów. To sprawia, że możemy w pełniejszy sposób zbadać przebieg choroby i jej potencjalną terapię. Dlatego badania prof. Cossu są tak cenne – podkreśla dr Brzóska-Wójtowicz.

Sięgnijmy do źródła

W zależności od rodzaju schorzenia komórki macierzyste mają różne pochodzenie. -Można pobrać je bezpośrednio od pacjenta lub namnożyć w warunkach in vitro. Jeżeli są obarczone wadą genetyczną pobiera się je od dawcy lub >>naprawia się<< komórki pacjenta i z powrotem przeszczepia. Jeśli dysfunkcja nastąpiła w wyniku urazu mechanicznego nie ma przeciwskazań co do pobrania komórek bezpośrednio od pacjenta. Najlepszym ich źródłem jest szpik kostny bądź tkanka tłuszczowa – wspomina dr Brzóska-Wójtowicz.

Nie patrząc przez różowe okulary

-Komórki macierzyste nie są panaceum na wszystkie dolegliwości świata. Ich zastosowanie wiąże się z wieloma ograniczeniami – mówi dr Brzóska-Wójtowicz. Większość z nich nie jest zdolna do przejścia przez naczynia krwionośne, zatem wyklucza to ich możliwość podania do krwiobiegu. Znacznie utrudnia to regenerację dużych partii mięśni, o czym wspomniano wcześniej. Ponadto, aby proces odbudowy mięśni z udziałem komórek macierzystych zakończył się sukcesem należy uzyskać odpowiednią ich ilość, zadbać o utrzymanie w stanie niezróżnicowanym w warunkach in vitro, o odpowiedni sposób ich podawania oraz zapewnić indukcję różnicowania w kierunku komórki mięśniowej.

Dr Brzóska-Wójtowicz wspomina także, że zastosowanie tej terapii będzie miało miejsce zapewne za 20-30 lat.