Výskum kmeňových buniek Samotná bunka je život; Gény - FAZ
Trvá to dlho, kým omladnete, pretože Pablo Picasso údajne povedal o svojej neviazanej tvorivosti. V 90 rokoch, keď ho jeho umenie už dávno urobilo nesmrteľným. A Barcelona, kde sa pre Picassa „všetko začalo“, sa teraz stáva fórom pre mládež, ba dokonca aj nesmrteľnosť, aj keď úplne iným spôsobom: budúci týždeň odcestujú vedci z celého sveta do prístavného mesta v Stredozemnom mori na každoročné stretnutie Medzinárodnej spoločnosti pre výskum kmeňových buniek . Tam, kde Picasso, ako neskôr povedal, pochopil, kam sa môže dostať, môžu teraz mladí vedci zažiť niečo podobné.
Nielen preto, že rok 2009 by mohol byť osudovým rokom pre celú oblasť výskumu, ponúka táto konferencia dostatok príležitostí na diskusie, napríklad o lekárskej turistike. Nakoniec, v januári FDA schválila prvú klinickú štúdiu pre terapiu založenú na embryonálnych kmeňových bunkách. Testy na poranenia miechy ešte musia preukázať, či prípravok GRNOPC1 skutočne dokáže splniť sľuby Gerona. V prvom rade je v popredí tiež bezpečnosť.
Tento prístup sa môže ukázať ako utopický a Barcelona zatiaľ nič nezmení. O medicínskej budúcnosti sa napriek tomu dalo rozhodnúť tu. Ak by preprogramovanie buniek tela malo viesť k terapii infarktu myokardu alebo Parkinsonovej choroby, takzvané indukované pluripotentné kmeňové bunky (iPSe) sa ukážu ako svätý grál medicíny bez etických chýb, potom sa Okrúhly stôl stretne tu v Centre Convencions Internacional. Ich poslanie: uviesť diferencované bunky tela do určitého pôvodného stavu, aby z nich vyrastalo požadované tkanivo, alebo jednoduchšie: nesmrteľnosť. A hoci je rytierska skupina teraz dosť veľká a nechýbajú ani témy - novo zverejnené výsledky štúdie z Münsteru by mali poskytovať všetky druhy tém na diskusiu.
Yamanaka a následky
Ak by títo rytieri bunkovej kultúry mohli v súčasnosti spomedzi ich počtu ustanoviť kráľa, jeho meno by bolo - jednomyseľne zvolené - Shinya Yamanaka. Japonský vedec objavil silný iPSe po rokoch drotárstva vo svojom laboratóriu na univerzite v Kjóte. Za týmto účelom prepašoval do kožných buniek pomocou vírusov štyri špecifické omladzovacie faktory, ktoré sa stali takmer nevyčerpateľným zdrojom buniek schopných reprodukcie a zmien. Funkčné neuróny a svalové bunky sa konečne dajú získať z bývalých fibroblastov - a to otvára nádejnú cestu k vhodnej náhrade tkaniva bez odmietnutia a bez spotreby embryí, čo kritizuje najmä cirkev a nemecká politika.
To, čo sa Yamanakovi a jeho spolupracovníkom podarilo v roku 2006 prvýkrát dosiahnuť u myší, sa mohlo čoskoro zopakovať v ľudskom tkanive. Počet zavedených faktorov by sa tiež mohol znížiť na jediný s 4. októbrom a teraz sa našli alternatívy aj pre retrovírusy - problematické, pretože sa usadzujú v genóme buniek: niektoré tímy namiesto nich používajú viac génových neškodných adenovírusov, zatiaľ čo iní výskumníci sa o to postarali metodicky elegantným spôsobom, ktorý zabezpečí, že genetická informácia po dokončení misie opäť rýchlo zmizne, ďalším sa tento rok podarilo transformovať bunky bez genetickej manipulácie priamo so zodpovedajúcimi proteínmi: Pokles omladzujúceho proteínového kokteilu vytvoril takzvaný piPS.
Ktorá metóda je nakoniec najlepšia, to sa ešte len uvidí - a tiež to, či sú iPSes skutočne ekvivalentné: „Aj keď embryonálnym kmeňovým bunkám rozumieme pomerne dobre, musíme si teraz podrobne porovnať iPS a ich schopnosti,“ vysvetľuje Konrad Hochedlinger. Táto oblasť sa rýchlo rozvíja: konkurenčným spôsobom, ale existuje dosť otvorených otázok a výklenkov pre konkurenčné pracovné skupiny, aby sa mohli zamerať napríklad na biologické mechanizmy alebo terapeutické aplikácie. Hochedlinger robí výskum na Harvardskom inštitúte kmeňových buniek a okrem iných vecí sa snaží so svojimi kolegami využiť mechanizmy bunkového delenia na zvýšenie efektívnosti výroby iPS.
Terapie bunkovými kultúrami
Takmer každý týždeň môžu obchodné časopisy ako Nature, Cell, Stem Cells a ich špeciálne vydania oznamovať ďalší pokrok a sám Yamanaka teraz podáva stručný prehľad o dianí v prírode. Je presvedčený, že neexistuje bunková elita, z ktorej by iPSe mohla vzísť, ale že väčšina buniek, ak nie všetky, má na to potenciál. Jeho „stochastický model“ však vyžaduje správne podmienky, aby procesy molekulárnej remodelácie v bunkách na preprogramovanie mohli prebiehať „úplne a jednotne“.
V Barcelone bude Yamanaka hovoriť o kmeňových bunkách ako o modelových systémoch. Pretože napriek všetkým prekážkam, ktoré je ešte potrebné prekonať pre klinické použitie, kvôli nízkym výťažkom a nepravidelným génovým aktivitám, sú tieto, podobne ako iPSe, populárnymi miniatúrami pre výskum chorôb. Pred niekoľkými týždňami sa napríklad tímu vedenému Juanom Carlosom Izpisúa-Belmonte, riaditeľom Centra regeneratívnej medicíny v Barcelone, podarilo vyliečiť dedičné ochorenie v bunkovej kultúre: Fanconiho anémiu bolo možné v bunkách iPS pacientov korigovať tak, že následne sa objavili krvné bunky bez genetického defektu. Experiment iba dokazuje túto myšlienku, ako zdôrazňuje Belmonte, ale vysvetľuje, čo by sa z kúska kože mohlo stať.
Ale možno to nie je len pokožka, ktorú budú musieť pacienti v budúcnosti zanechať. Môže sa ukázať, že ďalší zdroj je účinnejší: tkanivo semenníkov. Ukrývajú sa tu zrejme špeciálne bunky, ktoré môžu takmer samy dosiahnuť pluripotentné štádium. Závisí to iba od správnej výživovej tekutiny a mikroklímy, nie sú potrebné ani vírusy na prenos génov, ani bielkovinová kúra so známymi omladzovacími faktormi. Semenník, prameň mladosti - to už dlhšiu dobu propaguje niekoľko výskumných tímov vrátane pracovnej skupiny pod vedením Gerda Hasenfußa z univerzity v Göttingene.
gPS: kmeňové bunky zo zárodočných buniek
V spolupráci s kolegami z Cách a Bonnu teraz Hans Schöler a jeho kolegovia z Inštitútu Maxa Plancka v Münsteri definovali, ktoré bunky to umožňujú a ako sú izolované. V aktuálnom vydaní Cell Stem Cells vedci precízne referujú o svojich experimentoch s testikulárnymi bunkami dospelých myší. Podarilo sa im premeniť unipotentné kmeňové bunky zárodočnej línie (GSC), ktoré inak slúžia iba na produkciu spermií, na skutočné univerzálne prostriedky: „pluripotentné kmeňové bunky odvodené zo zárodočnej línie“ alebo skrátene gPS.
Transformácia vzácnych typov - z 10 000 buniek testikulárneho tkaniva sú len dva až tri GSC - vyžaduje trpezlivosť: do dvoch až štyroch týždňov sa gPS vyvinul podľa želania. A zaberajú prekvapivo veľa miesta: Schöler a jeho kolegovia zistili, že do kultivačných nádob by nemalo byť umiestnených viac ako 8 000 buniek. Táto hustota je 5 až 20-krát nižšia ako u bežných množiacich kultúr. Klasické funkčné testy potvrdzujú ich pluripotentné schopnosti, zatiaľ čo predchádzajúce štúdie s testikulárnymi bunkami určujú iba obmedzenú „multipotenciu“.
Preprogramovanie bez pridania génov
„Bolo pre nás dôležité presne určiť pôvod buniek, ktoré sú„ odvodené zo zárodočnej línie “, a ich schopnosť meniť sa,“ hovorí Schöler o zložitom postupe používanom na zabezpečenie dôkazov. Pretože takmer pred rokom jeho predbežné výsledky viedli k sporu medzi nemeckými výskumníkmi kmeňových buniek, ktorí sa cítili byť napadnutí niektorými vyhláseniami. Ale vzhľadom na „starostlivo vypracované podrobnosti“, ktoré boli teraz zverejnené, vidí Gerd Hasenfuß svoju prácu v zásade potvrdenú: „V semenníkoch existujú bunky, ktoré kultiváciou dosiahnu pluripotenciu bez toho, aby museli pridávať gény.“
Môžu byť bunky zárodočnej línie použité v Göttingene tiež špeciálnou subpopuláciou alebo kmeňovými bunkami, ktoré migrovali do semenníkového tkaniva? Hasenfuß to napriek vybraným vlastnostiam nechce úplne vylúčiť. Schöler má naopak podozrenie na druhú, pretože genetická výbava tohto bunkového typu má odlišný biochemický charakter, zatiaľ čo gPS sú zjavne mužského pôvodu.
Grál ešte nebol nájdený a podľa slov Shinyi Yamanaky možno povedať: technológia iPS je stále v plienkach. Napriek tomu je ich potenciál obrovský.
ESC: Embryonálne kmeňové bunky, často označované skratkou ESC, sa považujú za „nesmrteľné“. Sú schopné reprodukcie a môžu sa transformovať a diferencovať na akýkoľvek typ bunky v tele.
iPS: V roku 2006 bolo možné prvýkrát transformovať diferencované kožné bunky na indukované pluripotentné kmeňové bunky. Sú v mnohom podobné ESC, koľko? Táto otázka je stále otvorená.
piPS: Namiesto omladenia kožných buniek pomocou vírusov, ako sú napríklad génové raketoplány, môže stačiť aj proteínový kokteil - „bielkovinami indukovaný“ PS.
gPS: „Pluripotentné kmeňové bunky odvodené zo zárodočnej línie“ teraz rozširujú škálu pluripotentných buniek. Vyvíjajú sa takmer úplne zo zárodočných kmeňových buniek, ktoré pochádzajú zo semenníkov.