Mukowiscydoza to choroba o podłożu genetycznym. Wynika ona z mutacji genu CFTR, która skutkuje wadliwą budową kanałów chlorkowych. W efekcie, w wyniku zaburzenia transportu jonów chlorkowych z komórek nabłonków poza ich obręb, dochodzi do manifestacji klinicznej szeregu objawów chorobowych. Coraz lepsze poznanie podłoża choroby, umożliwiło powstanie nowych strategii terapeutycznych. Bardzo prężnie prowadzone są badania naukowe, których celem jest zastosowanie komórek macierzystych w terapii mukowiscydozy. Faktem jest, że najbezpieczniejszym źródłem komórek macierzystych dla pacjenta jest on sam. Organizm nie zwalcza własnych komórek, w przeciwieństwie do komórek pochodzących od dawcy, czego przykładem może być proces odrzucania narządów po przeszczepie. Z tego względu koncepcja przeszczepiania pacjentowi jego własnych komórek macierzystych eliminuje konieczność zażywania leków immunosupresyjnych.
W pierwszej części artykułu omówiono proces odróżnicowywania („cofania w rozwoju”) dojrzałych komórek pacjenta do stadium komórek macierzystych, które z uwagi na ich pozyskiwanie metodami biotechnologicznymi zostały nazwane indukowanymi pluripotencjalnymi komórkami macierzystymi (iPSC). Jest to szczególnie ważne źródło komórek macierzystych dla osób, które nie posiadają zbankowanej krwi pępowinowej, stąd szerokie zainteresowanie możliwością wykorzystania ich w terapii mukowiscydozy.
W doniesieniach z 2015 roku opublikowanych w czasopismach Cell Reports oraz Stem Cell Reports, dwie niezależne grupy badawcze z USA przedstawiły wyniki swoich badań nad możliwością korekcji mutacji w genie CFTR. Dokonano jej w komórkach iPSC uzyskanych z odróżnicowanych w laboratorium komórek pacjentów z mukowiscydozą. Obie grupy badawcze założyły, że transplantacja komórek macierzystych, dających początek komórkom dróg oddechowych, mogłaby być potencjalnym podejściem terapeutycznym w mukowiscydozie. Naukowcy uznali, że można by indywidualnym pacjentom przeszczepiać ich własne komórki, które wcześniej w laboratorium cofnięto by do stadium komórek macierzystych, a następnie naprawiono w nich defekt genetyczny. Zakłada się, że wszczepione pacjentowi komórki macierzyste powinny zróżnicować się do komórek dróg oddechowych, a następnie podjąć prawidłową funkcję. Aby sprawdzić czy taka hipotetyczna terapia byłaby możliwa, badacze skupili się na próbie wykonania jej pierwszego etapu.
Naukowcy izolowali od pacjentów z mukowiscydozą komórki skóry, które odróżnicowywali do iPSC. Następnie w uzyskanych komórkach korygowano defekt genetyczny. Obie grupy wykorzystały do tego inne techniki inżynierii genetycznej, jednak końcowy efekt badań był taki sam. Z „naprawionych” komórek iPSC uzyskiwano w laboratorium dojrzałe komórki nabłonków. Okazało się, że po tym jak komórki „dojrzały” zachowały prawidłową funkcję kanału chlorkowego. Innymi słowy z komórek skóry pacjentów uzyskano komórki ich dróg oddechowych, które różnią się od obecnych u pacjentów tylko tym, że mają sprawny kanał chlorkowy – wyeliminowano więc przyczynę objawów klinicznych mukowiscydozy.
Niestety zanim możliwe byłoby rozpoczęcie tego typu badań klinicznych, trzeba dokładnie poznać mechanizmy i warunki niezbędne do różnicowania się komórek iPSC w komórki dróg oddechowych. Należy pamiętać, że komórki macierzyste mogą dawać początek także komórkom innych tkanek. Aby terapia była bezpieczna dla pacjenta, konieczne jest dokładne zrozumienie jak można nakierować komórki iPSC do zmiany swojego fenotypu (zbioru charakterystycznych cech) na fenotyp komórek dróg oddechowych, nie tylko in vitro (poza organizmem) ale także in vivo (w organizmie żywym). Niemniej jednak tego typu doniesienia dają nadzieję na stworzenie terapii, która nie będzie tylko niwelowała objawów, ale przynajmniej w jakimś stopniu złagodziłaby procesy prowadzące do ich powstania.
Źródła:
1. Ana M. Crane, Philipp Kramer, Jacquelin H. Bui, i wsp. Targeted Correction and Restored Function of the CFTR Gene in Cystic Fibrosis Induced Pluripotent Stem Cells Stem Cell Reports j Vol. 4 j 569–577 j April 14, 2015
2. Amy L Firth, Tushar Menon, Gregory S Parker i wsp. Functional Gene Correction for Cystic Fibrosis in Lung Epithelial Cells Generated From Patient iPSCs Cell Reports 2015 September 1; 12(9): 1385–1390
Agata Giżycka
>> Zobacz też: Inżynieria genetyczna w służbie nauki – jak i po co „cofnąć komórkę w rozwoju”?
