Andrej VidovićNauka

Matične ćelije: Obećanja zapretena u nama

Telesnost možda jeste krhka i lomljiva koliko je to uvreženo u svakodnevnom govoru, ali su i glasovi koji ustaju u odbranu njene posebnosti i nadmoći jednako trezveni. Ovo je priča o njihovim adutima, malim fabrikama nade – matičnim ćelijama, koje metamorfoziraju u druge.

Strpljenje je bilo od najnužnije neophodnosti svima prisutnima koji su bili egzaltirani novim konceptom rođenim tog dana 1908. godine, u Berlinu. Jer čak pet decenija, i više, moralo je proći od tog događaja da bi se on srodio sa prihvaćenom stvarnošću. Tada, u zoru veka koji će se pokazati tako mahnitim, histolog Aleksandar Maksimov, nadahnut stabljikama koje rađaju raznolike grane, pribegao je analogiji sa još jednom, relativno novom naučnom familijarnošću. U to vreme je na naučnim mapama već bilo ucrtano znanje o ćelijama u organizmima koje se, poput grana, diferenciraju u druge ćelije i osposbljavaju za nove funkcije. Maksimov je, premda još uvek nejasno, naslutio potencijal ovih “ćelijskih stabljika” i darivao im danas proslavljeno ime.

Kolonija matičnih ćelija
Kolonija matičnih ćelija

Matične (stem) ćelije su stigle, maglovitim putem od opskurne teorije do, moguće, najuzbudljivijeg potencijala sadašnjosti. Džejms Til (James Till) i Ernest Mekaloh (Ernest McCulloh), kanadski dvojac sa Univerziteta u Torontu, 1963. ustanovili su postojanje samoobnavljajućih ćelija u koštanoj srži miševa, stavljajući tačku na skepsu i otvarajući prve pasuse eksperimentacije i umešne ambicije.  Do 1998. godine, kada su premijerno identifikovane i stavljene u upotrebu prve linije ljudskih embrionalnih stem ćelija (Džejms Tompson i saradnici, Univerzitet Viskonsin), naučna javnost je spoznala i prvu transplantaciju koštane srži kod dvoje dece sa ozbiljnom imunodeficijencijom (1968), otkriće stem ćelija u krvi pupčanika (1978), “žetve” mišjih emrionalnih stem ćelija (1981) i kultivacije neuralnih stem ćelija (1992).

Važnost i suština

Raspoložive sposobnosti matičnih ćelija, inherentnih svim višećelijskim organizmima, gotovo spadaju u domen biohemijske magije i o mogućnostima spasenja koje nude ne može se dovoljno pričati. Već i sama odlika samo-reparacije, usled koje su povređena tkiva odraslih osoba daleko od trajnosti oštećenja, ispunjava uslov da budemo zahvalni na postojanju stem ćelija, ali one se ne zaustavljaju “samo” na tome. Šta je to što ih izdvaja od svega znanog na ćelijskom nivou?

Ističu se dva svojstva: replikacija i obnovljivost; i diferencijacija i specijalizacija. Stem ćelije imaju ključnu odliku da se, za razliku od krvnih ćelija, na primer, samoobnavljaju (vrše proliferaciju) mnogo puta i u toku dugog vremenskog perioda. U laboratorijskim uslovima (o čijim će postupcima uzgajanja stem ćelija biti podrobnijih reči kasnije u članku), rezultirajuće ćelije mogu se ispostaviti nespecijalizovanim – odnosno, onim koje se kasnije ne diferenciraju u ćelije određenog tkiva ili organa. Regulatorni mehanizmi proliferacije matičnih ćelija u organizmu još uvek nisu potpuno rasvetljenji, na čemu se radi sa velikom prilježnošću – jer kada budu rastumačeni, navedeni mehanizmi će nas postaviti znantno bliže odgovorima na pitanja poput neregulisanog rasta i deobe ćelija kao uzroka kancera. Već po tome da li poseduju sposobnost diferencijacije u jednu, nekoliko ili sve zamislive vrste ćelija, stem ćelije se grupišu i po potentnosti, i to na unipotentne (one koje proizvode samo vlastitu vrstu ćelija), oligopotentne (nekoliko ćelija), multipotentne (diferencijacija u mnoge vrste, ali samo u one u bliskom histološkom srodstvu), pluripotentne i totipotentne – one koje se specijalizuju u gotovo sve, odnosno sve embrionske i ekstraembrionske ćelije.

Poreklo stem ćelija može biti trojako, a u zavisnosti od vrste, podstiče raznovrsna pitanja mogućnosti i etičnosti procesa iz kojih potiču. Tip embrionskih matičnih ćelija, jasno, izveden je iz emrbiona, ali je neophodno naglasiti nekoliko činjenica: posredi su embrioni u fazi razvoja nakon 4 ili 5 dana od začeća (etapa blastocita), pri čemu su, u najvećem broju slučajeva, posredi embrioni začeti in vitro (veštačka oplodnja kombinovanjem sperme i jajašca u laboratorijskim uslovima) i donirani u istraživačke svrhe sa pristankom donora. Embrionske stem ćelije su one na koje i laici i naučnici pomisle kada se govori o pluripotentnosti, jer baš su one te koje se mogu transformisati u sve zamislive specijalizovane ćelije i zamenjivati obolele.

stemcellsbchart

Adultne (somatske) matične ćelije su drastično ograničenijeg dometa od embrionskih, već po tome što su nediferencirane (i sa slabim kapacitetom za to) i limitirane obnovljivosti, uglavnom na vrstu ćelija organa sa kojeg su poreklom. Doprinose obnavljanju i regeneraciji oštećenih tkiva i organa kod odraslih sisara, ali za razliku od embrionskih, ne mogu da se proliferiraju bez diferenciranja u laboratorijama. Postupak dolaženja do adultnih stem ćeija, punkcijom koštane srži, komplikovan je

Najisplativiji i najbezbedniji način prikupljanja matičniih ćelija je iz krvi pupčane vrpce i placente, odmah po porođaju. Zbog svoje vitalnosti, svežine, brže deobe od aldultnih i “svestrane” diferencijacije u bilo koju od 200 vrsta ćelija u organizmu, ćelije dobijene ovom metodom imaju sve osetnij prednost u kliničkim primenama u svetu poslednjih godina. Pogodne su kriogenizaciju i skladištenje u bankama ćelija u slučaju nužnosti oporavka oštećenja novorođenčadi, ali i tretiranja kancera, multiple skleroze, povreda i hipertenzije. I u Srbiji, u Kragujevcu, će uskoro biti otvoren Centar za matične ćelije, pridružen globalnim naporima u tretiranju humanih oboljenja, u čijoj banci je moguće i usladištiti stem ćelije.

Personalizovano lečenje i starenje na uzdama

BlastocystStem ćelije menjaju način na koji razmišljamo o bolestima, u  vrlo doslovniom smislu. One će nam omogućiti na samo da ublažavamo simptome oboljenja, već i da ih u potpunosti držimo pod kontrolom uklanjajući njihove moguće uzroke. U članku “10 ideas that will change the world” magazina “Time”, pomalo euforičnim tonom se slavi budućnost formiranja čitavih tkiva i organa – srca, jetre, nerava… – od bezgranične količine uzgoja laboratorijskih matičnih ćelija. Ključ je, doduše, u sledećem: i razvoj patologije se može uzgajati i posmatrati u Petri posudama. Takav je slučaj bio sa otkrićem uzroka jedne nervne degenerativne bolesti koja je uočena nakon opažene anomalije tokom razvoja motoričkih neurona nastalih od ćelija kože. Tačno utvrđeni uzroci, koje je ponekad teško odrediti zbog svoje nedokučivosti na molekularnom nivou, vode ka poboljšanju postojećih terapija (dijabetičari bi, na primer, u budućnosti mogli da u svojim organizmima uzgajaju ćelije-generatore insulina umesto da primaju injekcije, baš kao što bi regeneracija umirućih moždanih ćelija mogla biti spasonosna za obolele od Alchajmerove bolesti).

Novo parče istorije ispisano je 2001. godine, unutar zidova instituta Advanced Cell Technology. Tamo su uspešno klonirani ljudski embrioni u stadijumu od 4 do 6 ćelija, čije su se ćelije mogle upotrebiti za klinčke svrhe. Pet godina kasnije na severu Engleske, u Njukaslu, kreirana je prva veštačka jetra utilizacijom stem ćelija iz krvi placente, dok su japanski naučnici, 2007. godine, transformisali ćelije ljudske kože u ćelije sa svojstvima vrlo bliskim embrionalnim matičnim ćelijama čija upotrebna validost, međutim, još uvek nije bezuslovno dokazana.

Budući da se istraživanje ljudskih embrionalnih stem ćelija sve prisnije oslanja na genetiku ljudskog genoma (o kojem je pisano u šestom broju Frenzy Sparka), polažu se nade u buduće prilagođavanje medicinskih tretmana specifičnim “prohtevima” genetike pojedinca. Terapeutskim kloniranjem bi se kreirala tkiva koja pacijentov organizam ne bi odbacivao, tj. ne bi postojao rizik od organske i imunološke nekompatibilnosti. Ovo se postiže posebnim procesom nuklearnog transfera somatskih ćelija, te rezultatom u formi ćelija identičnih pacijentovim.

U vrlo dalekosežnom smislu, stem ćelije bi se mogle ispostaviti jedinim putem ka, uslovno rečeno, besmrtnosti. To je krajnji san običnih entuzijasta i profesionalnih istraživača sa najitenzivnijom verom u bolje sutra koje matične ćelije, svi su izgledi, drže u sebi zapečaćenu i pod vrlo enigmatičnim genskim ključem.  Pošto je vrlo diskutabilno da li bismo uopšte trebali da priželjkujemo večan život (pomislite samo koje druge nemoguće probleme ovakav scenario iziskuje), možda je realnije nadati se makar prolongiranoj egzistenciji – i to daleko boljeg kvaliteta, što je još bitnije. Transplantacijom koštane srži se već danas leči leukemija, a to je postupak u potpunosti zavistan od značaja stem ćelija. Humanim pluripotentnim stem ćelijama se mogu bezbedno testirati novi lekovi, kao što se već čini u slučaju kancernih ćelija kojima se nadgledaju potencijalni lekovi protiv tumora.

Pitanje etike

Petri-dish-574-ssk_94125937Postupak koji uključuje uništavanje embriona u svrhu dobijanja embrionskih stem ćelija je suočen sa vrlo fanatičnom opozicijom koju poglavice sačinjavaju jake konzervativne struje u središtu istraživanja stem ćelija, SAD, ali i na drugim meridijanima. Iako je moralna dilema destrukcije embriona gravitaciona tačka ključale javne diskusije, zapravo je kolekcija potpitanja među kojima su da li postoji etička razlika između kreiranja embriona za potrebe istraživanja i potrebe za reprodukcijom; dozvoljenosti da se ljudski embrioni kloniraju za cilj prikupljanja embrionalnih matičnih ćelija; kao i moralnog statusa embriona, uz metodološki definisanu odredbu kada embrion zapravo postaje ljudsko biće.

Stenfordova enciklopedija filozofije ispravno tvrdi da, “sa čisto konsekvencijalističkog gledišta, potencijalna korist istraživanja embrionalnih ćelija ubedljivo odnosi prevagu nad gubitkom embriona u tom procesu.” Ipak, oponenti istraživanja na embrione primenjuju matricu ljudskih prava i vrednosti za koje veruju da su skrešni već u začetku, lišavanjem živućeg bića prava na život, na čijem putu ne sme stajati ni krajnji društveni utilitarizam. Od ove premise ljudskog bića nastupa odgovor u vidu revizije tog pojma. Setimo se da je reč o žetvi 200-300 ćelija blastocista (strukture tankog zida sa grozdom ćelija iz kojih nastaje embrion) koji je tek u petom danu razvoja nakon začeća. Definicija ljudskog bića koja se gradi odatle zvuči drugačije u zavisnosti od toga koga pitate za mišljenje. Oponenti embrionalnih stem ćelija tvrde da čovek nastaje jednoćelijskim zigotom (spojem dva gameta, tj. polne ćelije) pri oplodnji. Već odatle, oslobođen mu je put “ka članstvu u vrsti homo sapiens, sa svom slobodom rasta i samorazvoja koji vode ka uspostavljanju neugroženog identiteta”. Biološki gledano, ovu tvrdnju je relativno lako opovrgnuti – donekle. Jednostavnim proučavanjem uviđa se da ćelijski sistem zigota nema koordinaciju i mehanizam neophodan za regulaciju života i da, stoga, nema govora o ljudskom organizmu u vrlo određenom smislu – do koordinacije ćelija neophodno za to dolazi tek nakon više od dve nedelje od oplodnje. Međutim, neke interakcije ćelija ipak mora biti kako bi se embrion razvio – konkretno, podela ćelija na dve vrste masa. Da li je ovo dovoljno da se petodnevni embrion ipak proglasi za ljudsko biće, više je dilema na području filozofije nego nauke.

Bioetika i razvojna biologija su za debatnim okruglim stolom na kojem će u XXI veku carevati redukcionističke tekovine prethodnog – “napretci kroz studije biohemijskih mehanizama van njihovog mesta u organizmima” (Hurlbut WB., Department of Neurology and Neurological Sciences, Stanford University Medical Center – pod novim svetlom sekvenciranog ljudskog genoma. Da li će se postići konsenus koji će zadovoljiti masovne društvene nazore i obezbediti miran naučni progres – ili je konsenzus, kao i moralna i svaka druga pobeda već na strani istraživanja embrionskih ćelija?

Uspesi tretmana

Slučaj samo jednog zabeleženog uspeha kojim se opravdano diče, istraživači sa UCLA postigli su 2011. godine. Retinalne ćelije, dobijene embrionalnim ćelijama, ubrizgane su u oči dvoje pacijenata sa progresivnim slepilom. Ono što se zatim dogodilo nije samo da je napredak slepila zaustavljen, već su pacijenti prijavili i primetan boljitak vida, što je bio nagoveštaj mogućeg nazadovanja bolesti usled tretmana matičnim ćelijama. 2012. godine, zabeležena su još dva značajna koraka u dobrom pravcu: najpre su naučnici u Haifi, Izraelu, od ćelija kože dva starija srčana bolesnika stvorili reprogramiranjem matične ćelije koje su se razvile u zdrav srčani mišić (posebno pogodan mehanizam jer je reč o ćelijama samog subjekta od kojih su uzete, što odbacuje mogućnost negativnog imunološlog odgovora). Na drugom kraju globusa, u Japanu, u laboratoriji su proizvedena mišja jajašca iz stem ćelija. Zdravo potomstvo koje se razvilo iz takvih jajašaca daje nadu da će i ljudska neplodnost i druge reproduktivne smetnje jednog dana biti samo ružna uspomena.

Susan Solomon – “Stem ćelije su naša oprema prve pomoći”

Osnivačica njujorške Fondacije za stem ćelije, Suzan Solomon, je izvanredan primer preduzimljive individue (ona je advokat) koja je ispravno opazila esenciju matičnih ćelija, ali i fakat da medicinski razvoj zastajkuje i neopravdano kasni. U svom TED izlaganju, Suzan obelodanjuje napore svog tima da ubrza napredak na polju matičnih ćelija, kao i kakve konkretne rezultate će to doneti: osnaženje individualističkog pristupa lečenju, nove tehnologije, revoluciju medikamenata i ciljanje na eradikaciju najtežih bolesti današnjice.

autor: Andrej Vidović