Impulz Revue Impulz Revue na Facebooku Aktuálne · Archív · Objednávka · Kontakt

Regeneračná medicína v súčasnosti

Číslo 1/2012 · Jana Dragúňová · Čítanosť článku: 6169
 

Ak bolo v minulosti tkanivo alebo orgán poškodené, existovalo iba málo možností voľby. Väčšinou sa jednoducho odstránilo a bežným postupom bola amputácia. V priebehu dvadsiateho storočia došlo v medicínskom myslení k radikálnej zmene. Bola objavená technológia tkanivových kultúr1, objasnili sa základné princípy imunológie, ktoré sú dôležité najmä z pohľadu reakcie organizmu na transplantovaný orgán a boli vyvinuté nové biomateriály. Tým sa zahájila éra regeneračnej medicíny a bioimplantátov. Táto oblasť predstavuje v súčasnosti jednu z najrýchlejšie sa rozvíjajúcich disciplín. Je potrebné si uvedomiť, že sa nejedná iba o čisto medicínsku disciplínu, ale ide o multidisciplinárny odbor. Vývoj bioimplantátu vyžaduje totiž spoluprácu viacerých vedných disciplín: medicíny, biológie (najmä molekulárnej biológie a genetiky), biochémie, technických disciplín zabezpečujúcich vývoj nových materiálov vhodných na implantáciu do organizmu, ako aj pomoc počítačových expertov (napríklad na modelovanie záťažových situácií v organizme). Regeneračná medicína by mala vytvoriť živé, funkčné tkanivá, ktoré dokážu nahradiť alebo opraviť tkanivovú či orgánovú funkciu stratenú v dôsledku choroby, poškodenia, vrodených chýb alebo veku. Produkt musí vytvárať prirodzené tkanivá v dostatočnom množstve a v požadovanom tvare. Organizmus ich musí prijať ako vlastné a ich štruktúra a funkcia musia byť rovnaké, ak nie lepšie, ako pôvodné tkanivo.

Prečo je vlastne takáto enormná snaha o vytvorenie funkčnej náhrady orgánu alebo tkaniva pre človeka? Dôvodom je najmä problém spojený so sociálnou revolúciou. V rozvinutých krajinách Európy, USA a Japonska narastá množstvo jedincov, ktorí dosahujú vek viac ako šesťdesiat rokov. Na konci roku 2050 bude v štátoch Európskej únie priemerná dĺžka života 80,5 roka a obyvatelia starší ako 60 rokov budú tvoriť jednu tretinu populácie.2 V tomto veku sa začína zhoršovať kvalita života človeka a predlžovanie života výrazne zvyšuje potrebu zdravotnej starostlivosti o starých ľudí. Pribúdajú aj tzv. civilizačné ochorenia súvisiace so zmenou životného štýlu od aktívneho života tvrdo fyzicky pracujúceho človeka k sedavému životu. To má za následok nárast niektorých chorôb ako sú:

a) Osteoporóza – počet chorých ľudí na Slovensku sa odhaduje na 400 000;
b) Degeneračné ochorenia (Parkinsonová/Alzheimerová choroba) – jeden zo sto obyvateľov Slovenska trpí Parkinsonovou chorobou a v roku 2008 bolo na Slovensku 60 000 pacientov s Alzheimerovou chorobou;
c) Srdcovo-cievne ochorenia (infarkt/mŕtvica) si na Slovensku v roku 2010 vyžiadali 28 000 životov;
d) Artritída – na Slovensku máme 50 000 dispenzarizovaných pacientov;
e) Diabetes – na Slovensku bolo v roku 2010 evidovaných približne 400 000 pacientov s cukrovkou. Z toho 73 000 pacientov si vyžaduje injekčnú liečbu inzulínom;
f) Choroby obličiek - každý desiaty obyvateľ Slovenska má problémy s obličkami a okolo 700 obyvateľov Slovenska čaká na transplantáciu.

Rastie tiež počet paraplegikov, teda pacientov, ktorí sú postihnutí ochrnutím najčastejšie dôsledkom autohavárie. V minulosti takíto pacienti prežívali veľmi krátko. Dnešná medicína umožňuje dlhoročné prežitie, pacient však zostáva ochrnutý.

Všetci títo ľudia sú odkázaní na pomoc, ktorú im môžu poskytnúť inovatívne liečebné postupy. Existuje niekoľko možností ako nahradiť nefunkčný, poškodený, stratený3 orgán alebo tkanivo, alebo výrazne zlepšiť jeho funkciu.

Náhradou môžu byť:

1. Protézy (buď „staré“, klasické protézy alebo novodobé, inteligentné protézy, skonštruované na princípoch robotiky);
2. Zariadenia na podporu činnosti orgánu (napr. kardiostimulátory);
3. Transplantáty;
4. Produkty tkanivového inžinierstva a reparačnej medicíny.

Protézy iba nahrádzajú niektorú funkciu chýbajúceho alebo poškodeného orgánu. Ani tie najinteligentnejšie protézy nie sú schopné nahradiť celý orgán v jeho komplexnosti, aj keď významne uľahčujú život pacienta. Nejedná sa o živú náhradu. Zariadenia na podporu činnosti stimulujú daný orgán, upravujú jeho činnosť tak, aby výsledná funkcia bola čo najpodobnejšia pôvodnej, fyziologickej funkcii. Neriešia ale problém primárneho poškodenia alebo ochorenia.

Možno najpoužívanejšie náhrady sú v súčasnej dobe transplantáty. Nimi sa nahrádza orgán alebo tkanivo a to buď materiálom odobratým zo zvierat (xenotransplantáty), z iného človeka (alotransplantáty) alebo inou časťou orgánu (tkaniva) toho istého jedinca (autotransplantáty). Nevýhodou transplantácie, s výnimkou autotransplantácie, je imunitná odpoveď príjemcu. A tak je príjemca odkázaný na užívanie látok, ktoré túto odpoveď potláčajú (imunosupresíva).

Ďalšou podstatnou nevýhodou transplantátov je ich akútny nedostatok. Často sa týka aj najčastejšieho druhu transplantácie – transfúzie krvi. Metóda transplantácie4 je ekonomicky veľmi náročná. Na druhej strane je transplantácia často finančne podstatne výhodnejšia ako dlhodobá intenzívna starostlivosť o pacienta so zlyhaním orgánu. Napríklad pacient so zlyhaním obličky vyžaduje permanentnú dialýzu po celý život, kým nepodstúpi transplantáciu.

Problém dostupnosti transplantátov v súčasnosti môžeme demonštrovať na situácii v USA :

  • 5 - 10 násobné potreba transplantátov ako je ich dostupnosť,
  • 60 000 obličiek na dialýze – 7000 transplantácií za rok,
  • 12 000 sŕdc čaká na transplantáciu – ročne sa uskutoční 2000.

Na Slovensku, podľa údajov NCOT5 z roku 2009, bolo registrovaných 759 čakateľov na transplantáciu obličky. Za rok 2009 sa uskutočnilo 195 transplantácií obličky od kadaveróznych (mŕtvych) darcov a 14 transplantácii od živých darcov (príbuzenské transplantácie). 550 pacientov nemohlo byť transplantovaných pre nedostatok orgánov.

Množstvo pacientov zomiera skôr, ako sa pre nich nájde vhodný darca. Je potrebné si uvedomiť, že nie každý človek (či už ako živý darca alebo kadaverózny) môže v skutočnosti byť darcom. To, či sa po smrti orgány alebo tkanivá poskytnú príjemcovi, podlieha prísnemu výberu a darcov, ktorí naozaj vyhovejú požiadavkám darcovstva, je málo. Počet transplantácií by sa mohol zvýšiť vhodnou transplantačnou politikou (osveta, výzvy k darcovstvu), ale i tak transplantácie nebudú schopné pokryť celých sto percent dopytu po orgánoch a tkanivách.

Čo sa týka etických problémov, všetky hlavné náboženstvá (kresťanstvo, judaizmus i islam) sa k darcovstvu orgánov a tkanív medzi ľuďmi stavajú pozitívne. Na transplantáciu sa pozerá ako na poskytnutie tej najväčšej služby blížnemu. Známy je výrok pápeža Ján Pavla II: „Neberte si svoje orgány do neba.“

Transplantácia orgánov a tkanív od zvierat má síce výhodu v ľahšej dostupnosti, ale existuje riziko prenosu ochorení zo zvierat na človeka.6 Xenotransplantáty vyvolávajú okrem toho u príjemcu silnú imunologickú odpoveď. Je zaujímavé, že najvhodnejšie zviera pre poskytnutie transplantátov pre človeka nie je primát (ľudoop), ale prasa. Jeho orgány (koža, srdcové chlopne, srdce) sú svojou anatómiou človeku mimoriadne podobné. Benefitom je i to, že prasiatka sa rýchlo rozmnožujú, a preto nie je problém s ich nedostatkom. Bohužiaľ však pretrváva problém s imunitnou reakciou. Nebezpečie prenosu patogénov z prasaťa na človeka viedlo k tomu, že EÚ zvažuje úplný zákaz používania prasacích xenotransplantátov v humánnej medicíne.

Určitým riešením je príprava tzv. transgénnych zvierat, t.j. zvierat, ktoré by mali vklonované niektoré ľudské gény, a tým by sa zlepšila imunologická kompatibilita (znášanlivosť). Táto metóda je ale spojená s niektorými otázkami: Ako zabrániť prenosu niektorých patogénov na človeka? Ako zabrániť utrpeniu zvieraťa? Máme právo geneticky manipulovať, produkovať a zabíjať na liečenie pacientov zvieratá?

Produkty regeneračnej medicíny

Ukazuje sa teda, že najväčšou nádejou pre získanie plnohodnotnej náhrady orgánu alebo tkaniva sú produkty regeneračnej medicíny.

Dôvody na prudké rozvíjanie regeneračnej medicíny sú:

1. Starnúce obyvateľstvo. Starnúci ľudia chcú pochopiteľne byť aktívni až do pokročilého veku. S tým súvisia požiadavky na funkčné náhrady orgánov a tkanív. To má za následok ich absolútny nedostatok.
2. Zvýšená potreba tkanív a orgánov ako náhrad pri chirurgických výkonoch, liečení rán, pri chorobách, pri ich zlyhaní, pri závažnom poranení a strate. Problém sa nedá riešiť len liekmi.
3. Testovanie toxicity in vitro – toto testovanie postupne nahrádza testovanie liekov, kozmetických výrobkov a potravín na zvieratách. Keďže tkanivové kultúry neposkytujú plnohodnotný testovací systém (nie je možné metódou tkanivových kultúr testovať napr. imunitnú reakciu organizmu ako celku), pristupuje sa k testovaniu týchto látok na konštruktoch, ktoré čo najviac pripomínajú cieľový orgán (napr. koža, rohovka).
4. Nesmieme zabudnúť ani na narastajúce potreby transplantátov v súvislosti s tzv. skrášľovacou chirurgiou (Ako by sa Vám páčilo mať v šesťdesiatke mozog bez degeneratívnych zmien, a navyše telo a tvár mladého človeka?).

Produkty, vytvorené technológiami regeneračnej medicíny, ktoré sa vkladajú do organizmu, obvykle obsahujú:

1. Matricu;
2. Solubilné faktory;
3. Bunky.
Produkt musí spĺňať aj požiadavky mechanických faktorov, t.j. musí mať napríklad schopnosť vydržať mechanickú záťaž (napr. pri náhradách kostí).

Základom úspešnosti produktov regeneračnej medicíny je kombinovať najvhodnejšie bunky s najvhodnejšími matricami tak, aby sa vytvorilo želané tkanivo (orgán) v dostatočnom množstve a úplne nahradilo funkciu pôvodného tkaniva (orgánu).

1. Matrica – slúži ako mechanická náhrada poškodeného tkaniva (napr. kosti pri stratovej zlomenine) a ako nosič (obvykle pre bunky). Dajú sa používať matrice, odvodené z tkaniva človeka alebo zvieraťa (napríklad náhrada kosti, výplň defektu a pod). Posledné desaťročia sa rozšírilo používanie matríc na princípe biomaterálov7. Od biomateriálov sa vyžaduje celý rad vlastností: biologická aktivita, mechanická pevnosť a tiež chemická stálosť. Nesmú byť toxické a nesmú vyvolať zápalový proces. Musia byť pripravené tak, aby umožnili osídlenie bunkami, a to jedným alebo viacerými druhmi buniek, a umožnili ich množenie. Medzi materiály, ktoré sú svojimi vlastnosťami ideálne na výrobu náhrad, patria najmä biopolyméry ako sú: fibrín, fibronektín, chitozan, kyselina hyalurónová a hlavne kolagén. Ich výhodou je to, že nevyvolávajú imunitnú odpoveď. Podobajú sa materiálom, ktoré sa v orgáne alebo tkanive prirodzene vyskytujú, sú vhodné na množenie buniek a ľahko sa získavajú a pripravujú.

2. Solubilné (rozpustné) faktory – sú rastové faktory alebo iné látky, ktoré umožňujú bunkám rásť, vytvoriť požadovaný typ náhrady a integrovať sa do organizmu. Priamo pridávané faktory môžu byť nahradené génmi zakomponovanými do buniek a produkujúcimi danú látku.

3. Bunky môžeme pripraviť dvomi spôsobmi: izolovať jednotlivé bunky a aplikovať ich pacientovi priamo bez ďalšej kultivácie alebo izolovať a určitý čas kultivovať v laboratóriu (kultivácia in vitro) a potom ich aplikovať pacientovi. Oba spôsoby majú svoje výhody i nevýhody.

Izolované bunky obvykle predstavujú heterológnu (rôznorodú) populáciu buniek. Napríklad pri izolácii buniek z kožnej vzorky (biopsie) získame nielen kožné bunky – keratinocyty – ale aj ostatné bunky, ktoré sa nachádzajú v koži (fibroblasty, Merklovej bunky, Langerhansove bunky, melanocyty). Takto získaná zmes rôznych typov buniek sa môže podať pacientovi v rámci jednej operácie, pretože ich príprava obvykle netrvá dlho (približne hodinu). Bunky môžeme podať priamo (injekčne alebo ako sprej) alebo na vhodnom nosiči. Táto metóda je lacná, bunky sa pripravia veľmi rýchlo a pacient sa nemusí opakovane traumatizovať. Nevýhodou je to, že takto získaných buniek obvykle nie je dostatok. Heterogenita populácie buniek – teda to, že sa jedná o širšie spektrum buniek a nejde iba o jeden typ buniek – môže byť výhodou, ale i nevýhodou. Výhodou je, že získame kompletné spektrum buniek, ktoré sa v danom orgáne alebo tkanive vyskytujú a sú aj v takom percentuálnom zastúpení, ktoré je pre daný orgán alebo tkanivo prirodzené. Nevýhodou je, ak sa jeden typ buniek množí veľmi rýchlo a je schopný zabrániť množeniu iných typov buniek. Obvykle zabráni (inhibuje) množenie práve toho typu buniek, ktorý je potrebný.

Kultivované bunky sú bunky, ktoré prechádzajú určitou manipuláciou v laboratóriu. Pod kultiváciou rozumieme rozmnoženie alebo inú úpravu buniek. Celý proces vyžaduje ako nákladné špecializované zariadenia (napr. laminárne boxy – zariadenia, v ktorých sa za sterilných podmienok môže s bunkami pracovať), tak i špeciálne látky (médiá) potrebné na ich rast a výživu, a tiež špičkové vybavenie pomôckami. Kultivácia kladie značné nároky na erudovaný personál. Práca s bunkami je náročná na vedomosti i zručnosť. Výhodou kultivácie je však to, že z malého množstva buniek sa dá pripraviť dostatočný počet buniek potrebných pre aplikáciu pacientovi (pomnožiť ich). V prípade potreby je možné časť buniek uchovať v zmrazenom stave a aplikovať ich opakovane bez toho, aby sme pacienta museli opätovne podrobiť často bolestivému odberu alebo ďalšej operácii. Bunky sa dajú v kultivácii upraviť aj tak, aby produkovali danú látku, alebo aby slúžili ako nosič (vektor) pre liečivo.

Bunky aplikované pacientovi môžu byť alebo jeho vlastné (autológne), alebo môžu pochádzať od darcu (alogénne). U alogénnych buniek sa však stretávame s tými istými problémami ako pri používaní alogénnych transplantátov – bunky nie sú príjemcovým organizmom tolerované. Často dochádza k ich odmietnutiu a pacient musí brať lieky, ktoré potláčajú imunitnú reakciu.

V súčasnosti vieme kultivovať nasledujúce typy buniek:

a) Somatické (telové) bunky;
b) Kmeňové bunky;
c) Reprogramované bunky.

a) Somatické bunky Sú to všetky bunky organizmu s výnimkou pohlavných buniek. Naše telo je zložené asi z dvesto päťdesiatich typov buniek. Niektoré z týchto typov je možné odobrať z tela človeka a množiť v laboratóriu. K najčastejšie používaným a pripravovaným bunkám patria keratinocyty (kožné bunky), fibroblasty, chondrocyty (bunky chrupavky), osteoblasty (kostné bunky), endotelové bunky, myocyty a krvotvorné bunky. Tieto bunky sú schopné vytvoriť iba bunku toho istého typu, ako sú samé – teda z keratinocytu môže vzniknúť iba keratinocyt a nič iné. Okrem toho má väčšina z nich obmedzenú schopnosť množiť sa (tzv. Hayflickov fenomén). Napríklad spomínané kožné bunky sa dajú pomnožiť v laboratóriu 3 až 4 krát, potom degenerujú a umierajú. Aj pri týchto obmedzeniach je technológia kultivácie somatických buniek pre liečbu prínosom. K najväčším úspechom patrí liečba popálených pacientov pomocou keratinocytov, používaná už od polovičky sedemdesiatych rokov dvadsiateho storočia.

b) Kmeňové bunky Okrem spomínaných somatických – telových buniek poznáme ešte kmeňové bunky. O aký typ buniek sa jedná? Prečo je okolo týchto ľudských buniek taký rozruch? Prečo predstavujú obrovský potenciál pri liečení chorôb? Prečo predstavujú taký morálny problém?

Existuje niekoľko definícií kmeňových buniek. Najčastejšie používaná definícia znie: Kmeňové bunky sú nediferencované bunky, ktoré sú schopné diferencovať sa na viacero typov buniek, a tiež majú schopnosť obnovy seba samých (self-renewal). Čo sa za touto, pre laika asi nepochopiteľnou, definíciou skrýva? Ide o bunky, ktoré nemajú nijakú konkrétnu špecializáciu, ide o akési „bunky – náhrady“ v organizme. Na rozdiel od somatických buniek, ktoré sú schopné množením vytvoriť iba takú istú bunku ako sú samé, kmeňové bunky sú schopné vytvoriť dva typy buniek: také isté bunky ako sú samé (to sa skrýva pod pojmom self renewal – sebaobnovenie) a bunky, ktoré sa môžu premeniť pod vplyvom podmienok prostredia na iný typ buniek. Napríklad na bunku kostnú, nervovú alebo svalovú. Tieto bunky sú v organizme prítomné po celý život – od počiatočných fáz vývoja až po smrť. Podľa toho, v ktorom štádiu vývoja človeka sa kmeňové bunky vyskytujú, poznáme tieto typy kmeňových buniek: embryonálne, ktoré pochádzajú z rôznych štádií vývoja embrya (tento typ buniek označujeme aj ako prenatálne bunky) a dospelé (postnatálne kmeňové bunky).

Embryonálne kmeňové bunky 8

Po splynutí vajíčka a spermie sa vytvorí zygota. Zygota je totipotentná9. Z nej sa postupne vyvinú nielen všetky bunky dospelého organizmu, ale aj placenta. Zygota ale nemá schopnosť obnovy seba samej, preto sa nepovažuje za kmeňovú bunku. Postupne sa bunky zygoty začínajú deliť, ich počet sa zväčšuje. Vzniká mnohobunková morula. Jej bunky sú tak isto ako zygota totipotentné a už majú vlastnosti kmeňových buniek. Postupným delením sa bunky viac a viac špecializujú a ich diferenciačný potenciál sa zmenšuje. V štádiu blastocytu sú už bunky pluripotentné – sú schopné vytvoriť všetky tkanivá, okrem placenty. V počiatočných štádiách vývoja prevládajú v embryu kmeňové bunky – blastocyt je tvorený väčšinou iba z kmeňových buniek. Malé množstvo diferencovaných buniek je na povrchu. Postupne ako sa vytvárajú jednotlivé tkanivá, počet kmeňových buniek sa znižuje a narastá počet diferencovaných buniek (buniek tkanív). Kmeňové bunky sa však v organizme uchovávajú po celý život.

Schopnosť embryonálnych buniek vytvoriť prakticky všetky bunky (a teda orgány a tkanivá človeka) predstavuje úžasný potenciál. Bunky získané z embrya by teda mohli slúžiť na opravu akéhokoľvek defektu v ľudskom tele.

Embryonálne kmeňové bunky možno pestovať v bežných laboratórnych podmienkach a namnožiť do potrebného množstva. Tento objav sa podaril koncom deväťdesiatych rokov vedcom v USA a vo Veľkej Británii. Takisto vieme tieto bunky nasmerovať tak, aby z nich mohol vyrásť požadovaný typ buniek. Aký je teda problém pri ich pestovaní a používaní? Jednoduchý: na ich získanie musíme použiť ľudské embryo a ich izoláciou sa embryo ničí.

Objav embryonálnych kmeňových buniek je dodnes obrovskou dilemou pre politikov, vedcov a teológov. Závisí od toho, ako definujeme ľudskú zygotu, prípadne ľudské embryo. Ak definícia hovorí, že život človeka začína počatím, má ľudské embryo (zygota) status človeka a pokusy s ESC sú pokusmi na ľuďoch. Pápež Benedikt XVI. v decembri 2005 vyhlásil: „Boh pozerá na embryo ako na hotového človeka.“ A pri audiencii, ktorú poskytol účastníkom konferencie o kmeňových bunkách v novembri 2011 povedal: „Zničenie čo i len jediného embrya nemôže byť ospravedlnené prospechom, ktorý by z tohto konania mohol byť prinesený inému.“ Z toho vyplýva, že cieľavedomé zničenie embrya je vraždou ľudskej osoby.

Ak je pre niekoho zygota (embryo) iba zhlukom ľudských buniek, ak nie je osobou a osobou sa stáva až narodením, sebauvedomením sa alebo schopnosťou cítiť bolesť (liberálny názor), potom môže byť pre pestovanie použité bez akýchkoľvek problémov. Embryo teda v tomto ponímaní nemá status človeka.

Existuje i hybridný – kompromisný názor, že status človeka nadobúda embryo postupne a rané embryo (1-14 dní) má špecifický status, nie je osobou. Navyše sa berie do úvahy aj to, že zničenie embrya prinesie vyliečenie inému jedincovi. V tomto prípade by embryo mohlo byť na pestovanie použité (embryo si nevyžaduje absolútnu ochranu), ak jeho zničením sa poskytne benefit pre iného človeka.

V novembri 2011 Európsky súdny dvor zakázal svojím rozhodnutím patentovanie a používanie techník, ktoré využívajú ľudské embryonálne bunky. Rozšíril pojem ľudského embrya aj na neoplodnené vajíčka stimulované na delenie alebo s transplantovaným jadrom inej bunky (terapeutické klonovanie). Týmto rozhodnutím sa ukončil proces Brüstle versus Greenpeace. Profesor Oliver Brüstle podal žiadosť na patentovanie produkcie nervových buniek na liečbu Alzheimerovej choroby pestovaním embryonálnych kmeňových buniek. Európsky súdny dvor definoval embryo v troch formách: ako oplodnené vajíčko, ktorým sa začína vývoj ľudskej bytosti od počatia, ako neoplodnené vajíčko, do ktorého sa implantuje jadro inej ľudskej bunky a ako vajíčko, ktorého delenie bolo stimulované (partenogenéza– rozmnožovanie bez spermií). Všetky tri typy embrya sú postavené na úroveň človeka a práca s nimi je zakázaná.10

Podľa zákonov SR (zákon č.300/2005 Z. z.) je podľa paragrafu 161 neoprávnený experiment na človeku a klonovanie ľudskej bytosti trestným činom a podľa Zákona o zdravotnej starostlivosti č. 576/2004 Z. z. je embryo dané na úroveň osôb. Podľa Zákona o zdravotnej starostlivosti § 26 nemožno výskum bez zdravotnej indikácie vykonať na ľudskom plode alebo zárodku.

Problémom pri používaní embryonálnych kmeňových buniek môže byť i to, že nie sú imunologicky kompatibilné. Znamená to, že ESC pochádzajú z iného jedinca, a organizmus príjemcu ich rozpoznáva ako cudzie.

Tento problém by mohol byť vyriešený pomocou tzv. terapeutického kolovania. Z vajíčka by sa odstránilo jadro a vložilo jadro bunky príjemcu. Takáto bunka by sa pomnožila do štádia blastocytu. Bunky z nej získané by si zachovali vlastnosti ESC, ale antigény by boli príjemcove. Išlo by o vytvorenie vlastného embrya na objednávku. Morálne a etické problémy takéhoto postupu sú zhodné s tými, ktoré sú pri využívaní ESC.

Dospelé kmeňové bunky11 sa vyskytujú v každom človeku už od narodenia po celý jeho život. Sú uložené v tkanivách vo forme „spiacich“ buniek a pri poškodení tkaniva sa stimuluje ich delenie. Predpokladá sa, že na každých desaťtisíc buniek pripadá jedna kmeňová bunka. Vytvoria také isté bunky ako sú samé (self - renewal) a tiež také bunky, ktoré boli poškodením stratené. Po regenerácii sa opäť vrátia do kľudového štádia. Na rozdiel od embryonálnych kmeňových buniek je ich schopnosť diferencovať sa obmedzenejšia. Sú multipotentné. Ich schopnosť tvoriť iné typy buniek sa viaže na ich pôvod – bunky pochádzajúce z mezenchýmu sú schopné vytvoriť bunky kostí a svalov. Za určitých podmienok však môžu byť preprogramované a začnú produkovať bunky iného typu, než na aký sú „zadané“. Je to spôsobené pravdepodobne tým, že ASC prechádzajú z miesta v tkanive, v ktorom sa nachádzajú do iného, a tam sa pôsobením iných signálnych molekúl môžu reprogramovať. Preto môžeme z ASC mezenchymálneho pôvodu vypestovať široké spektrum buniek.

V súčasnosti sa najčastejšie používajú mezenchýmové kmeňové bunky (MSC). Sú to bunky pôvodom z dospelých väzivových tkanív. Pôvodným zdrojom MSC bola kostná dreň. Izolácia je jednoduchá, ale predstavuje traumatizáciu pacienta a výťažok je malý (0,001% - 0,1% z celkovej populácie jadrových buniek kostnej drene). Dajú sa však izolovať aj z menštruačnej krvi, zubnej pulpy, pupočníkovej krvi a najmä z tukového tkaniva.

V laboratórnych podmienkach sa veľmi dobre izolujú a ľahko kultivujú. V organizme sú schopné opustiť kostnú dreň, cirkulovať v krvi a dostávať sa k poškodeným tkanivám. Môžu sa diferencovať na viaceré typy buniek (nervové, svalové, pečeňové, chrupavkové, kostné, endotelové). Zdá sa, že najlepším zdrojom ľudských mezenchymálnych buniek je podkožné tukové tkanivo. Zatiaľ čo v kostnej dreni tvoria tieto bunky asi 0,1 percenta populácie, v tukovom tkanive je ich až do 2 percent. Výhodou kmeňových buniek z lipoaspirátu (odsatého tuku) je ľahká izolácia, veľké množstvo, jednoduchá kultivácia a môžu sa aplikovať aj ako suspenzia, a to aj v rámci jednej operácie.

Experimentálna liečba ukázala, že liečba ASC má pozitívne výsledky i u ťažko liečiteľných chorôb ako sú autoimunitné ochorenia, diabetes, cievne ochorenia, poranenia miechy, cievne príhody alebo Crohnova choroba.

Ďalším zdrojom ASC môže byť aj pupočníková krv. Najnovšie výskumy ukázali, že pupočníková krv obsahuje niekoľko typov kmeňových buniek, z ktorých niektoré pochádzajú ešte z obdobia embryonálneho vývoja, a počas ďalšieho života sa už v krvi nevyskytujú. Sú to bunky veľmi podobné embryonálnym kmeňovým bunkám, ktoré sa vyznačujú pluripotenciou. Okrem nich sa v pupočníkovej krvi vyskytujú aj mezenchymálne kmeňové bunky. Hrajú úlohu pri liečbe leukémie, lymfómov, ochoreniach krvotvorby, imunity a metabolických ochoreniach. Sú schopné diferencovať sa na rôzne typy buniek (použitie pri regenerácii srdcového svalu, ciev, pečene a testujú sa pri liečbe detského diabetu). Nevýhodou je ich pomerne malé množstvo, dajú sa však kultivovať. Ďalšou nevýhodou je i to, že sa nachádzajú iba v pupočníkovej krvi a ak sa zmešká odobratie počas pôrodu, už nikdy sa v organizme nevyskytnú.

Ďalším spôsobom využitia dospelých kmeňových buniek je použiť ich ako „dopravný prostriedok“ na transport liečiv k poškodenému alebo chorému orgánu. V prípade nádorových ochorení sa predpokladá, že MSC sú schopné migrovať k nádorom a metastázam nádorov. Ak do bunky vložíme gén pre tvorbu cytostatika, takáto bunka bude prednostne putovať k nádoru, usídli sa tam a začne produkovať dané liečivo, čím cielene zlikviduje nádor bez toho, aby poškodila okolité tkanivo. Tento spôsob terapie rozpracováva skupina okolo prof. Altanera na Onkologickom ústave sv. Alžbety v Bratislave.

Na Slovensku sa liečbe dospelými kmeňovými bunkami venujú viaceré pracoviská. Združená tkanivová banka v Košiciach sa zaoberá izoláciou a prípravou MSC z kostnej drene i z tukového tkaniva a používa ich pri kostných a chrupavkových ochoreniach. Kolektív profesora Vojtaššáka z Lekárskej fakulty Univerzity Komenského ich používa na liečenie diabetickej nohy, rázštepu pier a na spevnenie čeľustných kostí. V súčasnej dobe sa zriadilo spojené pracovisko – centrum na liečbu Alzheimerovej choroby kmeňovými bunkami. A v Centrálnej tkanivovej banke pri Klinike popálenín v Bratislave už päť rokov prebieha liečba pacientov limbálnymi kmeňovými bunkami. V prípade poškodenia oka (poleptaním alebo popálením) sa odoberie niekoľko kmeňových buniek z limbálnej oblasti zdravého oka. Je to oblasť okolo rohovky, kde sa kmeňové bunky vyskytujú. Tieto sa pomnožia v laboratórnych podmienkach a následne aplikujú pacientovi. Výsledky liečby sú veľmi sľubné. Uvažuje sa aj o použití kmeňových buniek z tukového tkaniva pri liečbe pacientov s defektmi po popáleninách alebo s inými defektmi vyžadujúcimi plastické operácie.

Veľmi atraktívnym použitím kmeňových buniek je ich aplikácia v skrášľovacej chirurgii (namiesto silikónových implantátov by sa pacientke implantovali jej vlastné tukové bunky) a pri rôznych iných kozmetických operáciách.

S využívaním dospelých kmeňových buniek nie sú spojené nijaké etické a morálne problémy.

c) Reprogramované kmeňové bunky Sú to somatické bunky (teda nie kmeňové), ktoré boli „preprogramované“ na pluripotentné kmeňové bunky. Na takého reprogramovanie boli použité vektory (vírusového pôvodu). Znamená to, že vektor spôsobil v obyčajnej telovej bunke také zmeny, že bunka sa vrátila do svojho “embryonálneho“ štádia a nadobudla vlastnosti pluripotentnej kmeňovej bunky.

Podarilo sa uskutočniť aj reprogramovanie ľudských buniek do embryonálneho štádia bez pomoci vektora. Na myšiach tento objav popísali Dr. K. Takahashima a Dr S. Yamanaka prvýkrát v roku 2006 a v roku 2007 reprogramovali aj ľudské fibroblasty. Kinarm Ko a spol. zistili, že u buniek, získaných zo semenníkov dospelých myší dochádza za určitých podmienok kultivácie k spontánnemu reprogramovaniu buniek na kmeňové pluripotentné bunky, a to bez použitia vírusového vektoru (transfekcie). To isté sa podarilo i s bunkami semenníka človeka. Zatiaľ je tento výskum otázny najmä z hľadiska možnosti navodenia tumorigenicity (schopnosti vyvolať nádorové ochorenie u príjemcu).

Ďalším smerom je štúdium regenerácie u mlokov. U týchto zvierat dochádza k „dorastaniu“ poškodenej končatiny. Vedci zistili, že v embryonálnom štádiu sa na tvorbu svalového tkaniva používajú gény, ktoré sa v neskoršom vývojovom štádiu vypnú. Na regeneráciu sa v dospelosti používa iná skupina génov. U jedného z mlokov – axolotla – tieto gény pracujú po celý život. Pochopenie mechanizmu regenerácie tkaniva by mohlo v budúcnosti umožniť regeneráciu poškodeného tkaniva z „vlastných“ zdrojov.

Kmeňové bunky existujú i u rastlín. Tu sa nachádzajú v meristéme. Na rozdiel od živočíšnych buniek, kde sú totipotentné iba bunky zygoty a z včasných štádií embryonálneho vývoja, u rastlín sa totipotencia zachováva po celý jej život. Preto z izolovaných buniek rastových vrcholov rastliny môžeme získať veľké množstvo jedincov identických s pôvodnou rastlinou. Toto sa bežne využíva pri produkcii rastlín pre poľnohospodárstvo.

Záver

V posledných rokoch došlo k prudkému rozvoju metód tkanivového inžinierstva. Disponujeme mnohými poznatkami z oblasti materiálových technológií, vieme kultivovať mnohé druhy buniek, vrátane kmeňových. Rozširujú sa naše poznatky o potrebných rastových faktoroch, ktoré zabezpečia požadovaný vývoj buniek v organizme.

Vytvoriť nový funkčný orgán alebo tkanivo je však neuveriteľne zložitý problém. Okrem buniek, matrice a rastových faktorov sa musí zabezpečiť, aby konštrukt bol organizmom prijatý a bez problémov začlenený do okolitého tkaniva, aby bola obnovená jeho inervácia a musí byť vytvorené funkčné cievne zásobovanie konštruktu. Komplexnosť problému si preto vyžaduje spoluprácu veľkého množstva odborníkov z rôznych vedných odborov. Máme však nádej, že jedného dňa budeme schopní regenerovať alebo nahradiť poškodené orgány alebo tkanivá v plnom rozsahu. Zjednodušilo by to i zlacnelo liečbu mnohých ochorení, ktoré dnes predstavujú závažný zdravotnícky a aj finančný problém.

Nesmieme však zabudnúť ani na to, aby princípy využitia čohokoľvek na čokoľvek v mene väčšieho dobra nezotreli morálne princípy.

Už raz sa ozvala ponuka: Budete ako Boh, ak porušíte Božie princípy. Ako na túto ponuku odpovieme dnes?

Autorka Mgr. Jana Dragúňová, CSc pracuje ako odborná asistentka v Centrálnej tkanivovej banke pri Klinike popálenín a rekonštrukčnej chirurgie Lekárskej fakulty Univerzity Komenského v Bratislave. Je odborníčka v oblasti kultivácie rôznych druhov somatických i kmeňových buniek a podieľa sa na riešení viacerých grantov, súvisiacich s rôznymi oblasťami tkanivového inžinierstva, najmä s prípravou limbálnych kmeňových buniek a kožných náhrad pre popálených pacientov Kliniky.


1 Pestovania buniek v laboratórnych podmienkach mimo organizmu.
2 Na Slovensku budú podľa údajov Štatistického úradu SR v roku 2050 na jedného obyvateľa vo veku 17 rokov pripadať dvaja vo veku 60 a viac rokov.
3 Napríklad pri onkologickom ochorení sa môže postihnutý orgán amputovať.
4 Odber transplantátu a nasledujúca operácia, pri ktorej sa transplantát poskytne príjemcovi.
5 NCOT – Národné centrum orgánových transplantácií.
6 Napríklad riziko prenosu porcínnych endogénnych retrovírusov. Sú to vírusy, schopné vyvolať nádorové ochorenie.
7 Biomateriál je definovaný ako syntetický materiál, ktorý nahrádza alebo obnovuje funkciu nového tkaniva.
8 ESC – embryonic stem cells.
9 Totipotentný – schopný všestranného vývoja.
10 Okrem terapeutického zásahu, t.j. ak by sa mala uskutočniť operácia na embryu, ktorá by viedla k záchrane jeho života alebo opraveniu niektorej chyby, a teda by viedla k záchrane alebo zlepšeniu jeho existencie.
11 ASC – adult stem cells.

Copyright © 2005-2019 Impulz, všetky práva vyhradené.
Stránka používa redakčný a publikačný systém Metafox od Platon Group.