Метаопис:

Поднаслов:

Лид:
Што ако човечкото тело има сопствен систем за поправки и резервни делови? Матичните клетки се токму еден од клучните механизми зад таа способност. Некои терапии со матични клетки се користат со децении, додека новите технологии веќе овозможуваат создавање специјализирани клетки во лабораторија, нивно генетско уредување и враќање во организмот. Но, и покрај огромниот напредок, идејата дека матичните клетки можат да „поправат сè“ сè уште е далеку од реалноста.

Телото има сопствен систем за поправки

Кога би го споредиле човечкото тело со автомобил, споредбата би била прилично незгодна. Нема овластен сервис, резервните делови не стојат на залиха, а производителот одамна не прима рекламации. За среќа, човечкото тело има нешто што автомобилот го нема – способност само да произведува дел од сопствените „резервни делови“.

Црвените крвни клетки живеат само неколку месеци, па организмот постојано произведува нови. Кожата се обновува, цревниот епител се заменува со огромна брзина, а по повреда телото може да обнови одредени ткива.

Тука се појавуваат матичните клетки. Регенерација е обновување на оштетеното ткиво со создавање нови клетки кои ги заменуваат изгубените и ја враќаат неговата структура и функција. Репарација, пак, е поправка на оштетувањето со создавање лузно или друго заменско ткиво, кое не мора целосно да ја врати првобитната функција.

Матичните клетки се еден од клучните механизми што му овозможуваат на организмот да ги одржува и обновува ткивата.

Што всушност е матична клетка?

Матичната клетка не се препознава по нејзиниот изглед под микроскоп, туку по тоа што може да направи. Таа има две основни способности. Првата е самообновување, може да се дели и да создава нови матични клетки. Втората е диференцијација, нејзините потомци можат да се развијат во специјализирани клетки, како крвни, мускулни или нервни клетки.

Речиси сите клетки во човечкото тело имаат ист генетски материјал, но не ги користат истите делови од него. Невронот, клетката на црниот дроб и клетката на кожата ја имаат истата „книга со упатства“, но секоја користи различни поглавја.

Матичната клетка, поедноставено кажано, сè уште не ги има „заклучено“ сите можности.

Од една клетка до цел организам

Во зависност од нивниот потенцијал, матичните клетки се делат на неколку категории. Тотипотентните клетки можат да го создадат целиот организам, вклучително и ткивата неопходни за ембрионалниот развој. Таков потенцијал имаат најраните клетки по оплодувањето.

Плурипотентните можат да се развијат во речиси сите типови клетки во организмот, но не можат сами да создадат цел организам со сите екстраембрионални структури. Тука спаѓаат ембрионалните матични клетки и индуцираните плурипотентни матични клетки.

Мултипотентните имаат потесен избор. Хематопоетската матична клетка, на пример, може да создаде различни типови крвни клетки, но не и неврон. Унипотентните имаат најограничен потенцијал и создаваат еден тип специјализирани потомци, иако самите можат да се обновуваат. Со развојот организмот постепено го стеснува изборот: клетката сè помалку може да „избира“ што ќе стане.

Матичните клетки зависат од својата околина

Матичната клетка не функционира сама. Нејзиното однесување во голема мера го определува таканаречената матична клеточна ниша, микроокружувањето во кое се наоѓа. Соседните клетки, вонклеточниот матрикс, концентрацијата на кислород, хранливите материи и хемиските сигнали влијаат врз тоа дали матичната клетка ќе мирува, ќе се дели или ќе почне да се специјализира.

Во овој процес важна улога имаат неколку сигнални системи, меѓу кои Wnt, Notch, BMP и Hedgehog. Тие функционираат како сложен систем од сигнали што ѝ кажуваат на клетката кога да се дели, кога да остане матична и кога да тргне кон одредена специјализација.

Уште едно ниво на контрола е епигенетиката. Клетката не мора да ја промени ДНК за да го промени своето однесување. Доволно е да се промени пристапот до одредени делови од геномот. Затоа клетката на црниот дроб останува клетка на црниот дроб, иако во својата ДНК ги носи и гените потребни за создавање други типови клетки.

Но токму тука се појави едно од најголемите научни прашања: може ли тој процес да се врати наназад?

Јаманакa го „врати“ биолошкиот часовник

Одговорот дојде со едно од најзначајните откритија во модерната клеточна биологија. Јапонскиот научник Шиња Јаманака покажа дека зрели, специјализирани клетки може повторно да се програмираат во состојба слична на ембрионалните плурипотентни матични клетки.

Со активирање на неколку транскрипциски фактори – OCT3/4, SOX2, KLF4 и c-MYC – обична специјализирана клетка може да се врати во многу пофлексибилна состојба. Така се создадени индуцираните плурипотентни матични клетки (iPS-клетки).

Откритието покажа дека диференцијацијата не значи дека клетката ги избришала претходните можности. Наместо тоа, голем дел од нивниот генетски потенцијал е само ставен „под клуч“. За ова откритие Јаманака и британскиот научник Џон Гардон во 2012 година ја добија Нобеловата награда за физиологија или медицина.

Матичните клетки веќе со децении спасуваат животи

И покрај тоа што денес често се зборува за футуристички терапии, една од најважните терапии со матични клетки постои со децении. Станува збор за трансплантација на хематопоетски матични клетки, позната и како трансплантација на коскена срцевина. Оваа терапија се користи кај различни заболувања на крвта и крвотворниот систем, меѓу кои леукемии, лимфоми, апластична анемија, одредени имунодефициенции и некои метаболички нарушувања.

Клетките можат да потекнуваат од коскена срцевина, од мобилизирана периферна крв или од крв од папочната врвца.

Трансплантацијата може да биде автологна, кога се користат сопствените клетки на пациентот, или алогена, кога клетките доаѓаат од донор. Кај алогената трансплантација постои интересен, но сложен имунолошки механизам. Донорските клетки можат да создадат нов имунолошки систем кој ги напаѓа ткивата на примателот, што доведува до болест „пресадок против домаќин“.

Но истиот имунолошки механизам може да помогне и во уништување на преостанатите леукемиски клетки.Значи, истиот процес може да биде и сериозна компликација и дел од терапевтскиот ефект.

Од окото до генетски уредени клетки

Регенеративната медицина веќе има и терапии што се многу поблиску до популарната замисла за „поправка“ на оштетено ткиво. Еден пример е Holoclar, клеточна терапија која користи клетки од лимбалниот раб на сопствената рожница на пациентот за обновување на површината на окото тешко оштетена, на пример, при изгореница. Друг пример ја спојува терапијата со матични клетки со генетското уредување.

Кај терапијата Casgevy, од пациентот се земаат сопствени крвотворни матични и прогениторни клетки, кои во лабораторија се генетски уредуваат со технологијата CRISPR. Потоа тие се враќаат во организмот. Целта е нивните потомци да произведуваат повеќе фетален хемоглобин, со што може значително да се ублажат последиците од српестата анемија и зависната од трансфузии бета-таласемија.

Тука клетката веќе не е само „резервен дел“. Таа станува генетски коригирана фабрика, која потоа создава голем број клетки со посакуваната функција.

Дали матичните клетки можат да помогнат кај Паркинсонова болест?

Еден од највозбудливите правци е создавањето специјализирани клетки од iPS-клетки и нивно користење во лекувањето на невродегенеративни заболувања. Кај Паркинсоновата болест проблемот е поврзан со губењето на нервните клетки кои произведуваат допамин.

Затоа научниците развиваат терапии во кои лабораториски создадени клетки се насочуваат кон нервни клетки што произведуваат допамин, со идеја да ја надоместат загубената функција. Раните клинички испитувања покажаа дека таквите клетки можат да преживеат по имплантацијата и да продолжат да произведуваат допамин.

Сепак, ова не значи дека Паркинсоновата болест е „излечена“. Станува збор за сложена област во која безбедноста, долгорочната ефикасност и контролата на клетките остануваат клучни прашања.

А што е со дијабетесот?

Уште поинтересна е можноста матичните клетки да се искористат за создавање клетки што произведуваат инсулин. Кај дијабетесот тип 1, имунолошкиот систем ги уништува бета-клетките на панкреасот, кои нормално произведуваат инсулин. Затоа научниците се обидуваат од плурипотентни матични клетки да создадат клетки слични на клетките на Лангерхансовите островца.

Во едно рано клиничко испитување со терапијата zimislecel, пациентите повторно почнале да создаваат сопствен C-пептид, што е знак дека клетките почнале функционално да лачат инсулин. Кај дел од пациентите кои добиле целосна доза, потребата од инсулин значително се намалила, а кај некои повеќе не била потребна.

Но резултатите мора да се толкуваат внимателно. Станува збор за рана фаза на истражување, со мал број пациенти и потреба од имуносупресивна терапија.

Затоа правилниот заклучок не е дека „дијабетесот е излечен“, туку дека научниците покажале дека лабораториски создадени клетки можат во човечкиот организам да преземат сложена функција што ја изгубиле сопствените бета-клетки.

Матичните клетки создаваат и „мини-органи“

Матичните клетки не мора секогаш да завршат во телото на пациентот за да бидат корисни. Од нив денес може да се создаваат органоиди – тридимензионални структури кои имитираат одредени карактеристики на човечки органи и ткива. Научниците создаваат органоиди што наликуваат на делови од цревата, црниот дроб, бубрезите, ретината и мозокот, но и модели на различни тумори.

Терминот „мини-органи“ е корисен за објаснување, но не треба да се сфаќа буквално. Мозочниот органоид, на пример, не е мал мозок што може да размислува, туку структура составена од организирани групи човечки клетки кои можат да имитираат одредени биолошки процеси.

Особено важна е можноста да се создаде iPS-клеточна линија од конкретен пациент и од неа да се произведат одредени типови клетки или органоиди. На тој начин научниците можат да проучуваат болести во лабораторија врз клетки што ја носат генетиката на самиот пациент и да тестираат потенцијални лекови.

Зошто сè уште не можеме да одгледаме нов бубрег?

Затоа што создавањето клетки е само првиот чекор. Да се создадат милијарди срцеви клетки не значи дека сме создале срце. Органот мора да има крвни садови, нерви, сврзно ткиво и прецизна тродимензионална структура. Срцевите клетки мора да се контрахираат синхронизирано. Нервните клетки мора да воспостават соодветни врски. Клетките што произведуваат инсулин мора да ја препознаваат концентрацијата на гликоза и да ослободат соодветна количина инсулин.

Покрај тоа, ткивата со поголема дебелина мора да имаат сопствено снабдување со крв, инаку клетките во нивниот внатрешен дел остануваат без доволно кислород.

Постои и уште еден сериозен проблем: контролата на растот. Токму способноста на плурипотентните клетки да се размножуваат и да се развиваат во различни насоки може да стане опасна доколку процесот не е целосно контролиран. Постои ризик од создавање несакани клетки или тумори.

Потоа доаѓаат прашањата за имунолошкото отфрлање, генетската стабилност, стерилноста, складирањето, транспортот и производството на милијарди клетки со постојано ист квалитет. Тука биологијата се претвора во инженерски и индустриски предизвик.

„Матични клетки“ не значи автоматски и ефикасна терапија

Еден од најважните проблеми со матичните клетки е што терминот често се користи како синоним за чудотворен лек. Во реалноста постои огромна разлика меѓу: Докажана терапија – третман што поминал низ соодветни испитувања и има регулаторно одобрение.

Експериментална терапија – постапка што се испитува во контролирано клиничко истражување.

Недокажана терапија – третман кој се нуди со ветувања дека матичните клетки можат да излечат широк спектар заболувања, без доволно научни докази за безбедност и ефикасност.

Токму третата категорија е причина за голема претпазливост. Фактот дека одредена терапија содржи матични клетки не значи дека автоматски е ефикасна, безбедна или одобрена.

Од „резервни делови“ до биолошки код

Првичната идеја на регенеративната медицина звучеше едноставно: да се најдат матични клетки, да се стават на местото на оштетувањето и да им се дозволи да го поправат ткивото. Но човечкиот организам е многу посложен.

Научниците денес можат да изолираат и размножуваат клетки, да го вратат нивниот развоен часовник, повторно да ги насочат кон различни клеточни типови, да им го менуваат генетскиот материјал, да создаваат органоиди и во одредени случаи да ги внесуваат нивните потомци назад во организмот.

Тоа значи дека матичните клетки можеби не треба да ги замислуваме само како резервни делови за човечкото тело. Тие се нешто многу поблиску до пристап до неговиот биолошки изворен код. И медицината штотуку почнува да учи како тој код да го чита, менува и повторно да го активира, без притоа да предизвика несакани последици.