Medycyna regeneracyjna: co może nam odrosnąć?

Chrząstki z drukarki, miniwątroby i nerki na miarę – medycyna regeneracyjna już zaczyna zmieniać nasze życie.

Nie jest łatwo umówić się na wywiad z prof. Anthonym Atalą. Szef amerykańskiego Wake Forest Institute for Regenerative Medicine jest jednym z najlepszych ekspertów od medycyny regeneracyjnej na świecie. Atala co jakiś czas zadziwia nas kolejnym wyhodowanym w laboratorium narządem, przyjmując jednocześnie pacjentów, operując i jeżdżąc z wykładami po świecie.

W końcu jednak znalazł dla mnie czas. Pochodzi z Peru, od 11. roku życia wychowywał się na Florydzie. Medycyna fascynowała go od dzieciństwa, ale wiele razy zmieniał plany życiowe. Gdy wreszcie się zdecydował, wybrał urologię jako uniwersalną specjalność, pozwalającą na zajmowanie się pacjentami praktycznie w każdym wieku, którzy często pozostają pod opieką lekarza przez długie lata. Szybko zorientował się, że u dzieci często zachodzi potrzeba zastąpienia przeszczepem zniszczonego przez chorobę pęcherza moczowego. Najczęściej stosowano fragment jelita, który kiepsko sprawdzał się w tej roli. Prof. Atala postanowił więc wyhodować pęcherz moczowy z tkanek pacjenta. Jak sam mówi, gdyby wiedział, jak trudne się to okaże, pewnie w ogóle by nie próbował. Na szczęście nie wiedział i tak właśnie zaczęła się jego przygoda.

Jan Stradowski: Pana zespół dokonał wielu spektakularnych rzeczy. Macie na koncie wyhodowanie w laboratorium pęcherza moczowego, cewki moczowej, penisa, drukowanie chrząstki… Które z tych osiągnięć uważa pan za najważniejsze?

Prof. Anthony Atala: Naprawdę trudno mi powiedzieć, bo nie mam żadnych faworytów. Jestem lekarzem i naukowcem, moją pasją są przedsięwzięcia, które mogą pomóc pacjentom. Ale mogę powiedzieć, co było najtrudniejsze. Gdy zaczynaliśmy prace nad pęcherzem moczowym w 1999 r., nikt nie wiedział, jak hodować występujące w nim komórki poza organizmem człowieka, w warunkach laboratoryjnych. Długo się tego uczyliśmy, ale warto było. Dzięki temu potrafimy teraz robić to samo z innymi komórkami i tworzyć w laboratorium inne narządy.

J.S.: Wiele zwierząt potrafi robić takie rzeczy bez pomocy medycyny. Rybom, płazom czy gadom odrastają ogony, kończyny, a nawet fragmenty serca czy mózgu. Czy u człowieka tez jest to możliwe?

A.A: Właśnie od tego pytania zaczęła się nasza praca! No bo skoro salamandrze może odrosnąć noga, to czemu nam nie? Nasze ciała mają naturalną zdolność do regeneracji, ale też działają w nich mechanizmy zapewniające nam przeżycie urazów, odpowiadające za zamknięcie rany i następujące potem wytworzenie blizny. Kluczem do medycyny regeneracyjnej jest zrozumienie i regulowanie tych dwóch zachodzących równolegle procesów. Prowadzimy nad tym intensywne badania, wiedząc, że u ssaków istnieją mechanizmy pozwalające na regenerację np. pęcherza moczowego. W zasadzie tworząc w laboratorium tkanki i narządy, wykorzystujemy właśnie te naturalne zjawiska, umiejętnie nimi sterując.

J.S.: Jednak wszystko, co wiąże się z namnażaniem komórek i regeneracją, może też być ryzykowne. Przecież w ten sposób może rozwinąć się także nowotwór.

A.A.: Owszem i dlatego bardzo uważnie sprawdzamy, co się dzieje podczas naszych eksperymentów. Będziemy pracować nad tym, by takie terapie były bezpieczne.

J.S.: A czy będą też tanie? Przecież hodowanie narządu dla konkretnego pacjenta, czyli medycyna spersonalizowana, będzie raczej czaso- i kosztochłonne. Czy służbę zdrowia i pacjentów będzie na to stać?

A.A.: W części przypadków koszt wyhodowania narządu „na zamówienie” będzie prawdopodobnie niższy niż alternatywne rozwiązania. Przykładem może być niewydolność nerek. Co prawda pacjenci mogą dziś żyć długo dzięki dializom, ale jest to bardzo kosztowne rozwiązanie, zwłaszcza gdy czas liczymy w latach. Ale pieniądze to tylko jedna z kwestii.

Narządy stworzone z własnych komórek pacjenta mogą też poprawić jakość jego życia. Ryzyko odrzucenia takiego przeszczepu będzie minimalne, więc nie będzie potrzeby brania leków osłabiających odporność organizmu. W ten sposób będzie też można uniknąć poważnego pogorszenia stanu zdrowia, do którego dochodzi, gdy pacjent musi długo czekać, aż znajdzie się dla niego narząd od dawcy. A przecież wielu i tak się nie doczekuje…

J.S.: Nad czym teraz pracuje pana zespół? Które narządy będzie można hodować w niedalekiej przyszłości?

A.A.: Obecnie zajmujemy się projektami dotyczącymi hodowania tkanek i narządów oraz terapiami komórkowymi dla ponad 30 różnych części ciała. Przykłady? Zastawki serca, naczynia krwionośne, wątroba i nerka. Trudno mi jednak przewidzieć, które z tych przedsięwzięć najszybciej stanie się powszechnie dostępne dla pacjentów. Z pewnością lite narządy – takie jak serce, wątroba czy nerka – stanowią największe wyzwanie z racji swej złożonej budowy, licznych naczyń krwionośnych itd. I pewnie tutaj będziemy musieli najdłużej czekać na efekty.

J.S.: Czy wasza prace mogą przyspieszyć jakieś nowe osiągnięcia technologiczne? Może drukarki 3D albo hodowle uniwersalnych komórek macierzystych, z których można uzyskać różne tkanki?

A.A.: Wykorzystujemy równolegle bardzo różne technologie. Biologiczne drukowanie trójwymiarowe jest jedną z nich – w ten sposób wyprodukowaliśmy chrząstki stawowe. Potrafimy też dokonywać „recyklingu” narządów – wykorzystujemy pobrany z nich materiał, by w laboratorium hodować nowe organy. Oczywiście najlepiej jest w tym celu zastosować komórki pacjenta, który potem otrzyma przeszczep, ale nie zawsze jest to możliwe. Dlatego badamy też inne możliwości. Jedną z nich są komórki zawarte w płynie owodniowym, otaczającym dziecko podczas rozwoju płodowego, oraz tkanki łożyska.

 

J.S.: Czyli nie zanosi się na to, by medycynę regeneracyjną zdominowała jedna technologia czy jeden typ terapii?

A.A.: Myślę, że będzie dokładnie na odwrót. Za jakiś czas lekarze będą mieli do dyspozycji zestaw technologii, co da im możliwość wybrania takiej, która najlepiej pasuje do potrzeb danego pacjenta.

J.S.: Czy ma Pan jakieć naukowe marzenie związane z dziedziną, w której pan pracuje? Takie, które może się ziścić w najbliższej przyszłości?

A.A.: Podchodzę do tego z ostrożnym optymizmem. Obecnie wiele terapii z dziedziny medycyny regeneracyjnej przechodzi badania kliniczne z udziałem niewielkich grup pacjentów. Mój zespół – i podobne grupy badaczy na całym świecie – pracuje nad tym, by nowe metody stały się dostępne dla większej liczby osób. Mamy też nadzieję na skuteczne leczenie kolejnych chorób. Postęp dokonuje się stopniowo, ale myślę, że w ciągu najbliższej dekady zobaczymy jego konkretne efekty.

 CO MOŻNA WYHODOWAĆ?

Wątroba

Choć mówi się, że ten narząd potrafi się świetnie regenerować, nie do końca jest to prawda. Alkohol, toksyny czy infekcje wirusowe mogą uszkodzić wątrobę tak, że nie jest ona w stanie funkcjonować. Niedawno uczonym udało się zastosować te sama technologie, co w przypadku nerek – usunęli ze zwierzęcej wątroby wszystkie komórki, a potem zastąpili je ludzkimi. W ten sposób otrzymali miniwątroby, działające – na razie tylko w warunkach laboratoryjnych – podobnie jak nasze.

Chrząstka stawowa

Drukarki atramentowe – znane dobrze użytkownikom komputerów – dały  początek nowej technologii medycznej. Biologiczne drukarki D potrafią budować tkanki, nakładając na siebie kolejne warstwy komórek i spajających je substancji o konsystencji żelu. Naukowcy niedawno wydrukowali w ten sposób kilkucentymetrowe fragmenty chrząstki stawowej grubości 0,4 mm, a następnie wszczepili je królikom. W przyszłości taka technologia może znaleźć zastosowanie w ortopedii.

Pęcherz moczowy

Prace nad jego wyhodowaniem z tkanek pacjentów były długie i żmudne, ale zakończyły się sukcesem. W 2006 r. uczeni pod kierownictwem prof.  Anthony’ego Atal ogłosili, ze siedem lat wcześniej wszczepili takie narządy siedmiu osobom cierpiącym na rozszczep kręgosłupa (ta wada wrodzona może sprawić, ze pęcherz moczowy przestaje działać). U wszystkich nastąpiła wyraźna poprawa kontroli oddawania moczu. Niedawno badacze ogłosili podobny sukces dotyczący przeszczepienia wyhodowanych cewek moczowych u pięciorga dzieci, które cierpiały na wrodzone wady tej części ciała.

Nerka

Nowatorska technologia pozwala na wykorzystanie narządu pobranego od  zwierzęcia (np. od świni) jako „rusztowania” przy hodowli. Z nerki usuwane są wszystkie komórki – zostaje tylko tkanka łączna, stanowiąca swoisty szkielet organu. Potem można „obudować” go ludzkimi tkankami, tworząc w pełni funkcjonalny narząd do przeszczepu. Na razie trwają próby z udziałem zwierząt. „Wyzwanie jest niemałe, bo w skład nerki wchodzą różne typy  komórek” – mówi prof. Anthony Atala.

Penis

Co prawda na razie udało się to tylko w przypadku tkanek królika, ale i dla  mężczyzn, którzy potrzebują rekonstrukcji prącia, jest nadzieja. W 2009 r.  naukowcy z Wake Forest Institute for Regenerative Medicine pokazali  wyhodowane w laboratorium tzw. ciała jamiste – te części penisa, które odpowiadają za jego zdolność do erekcji. Po wszczepieniu królikom okazały sie w pełni funkcjonalne. Zwierzęta nie tylko były zdolne do kopulacji, ale też częśc z nich została ojcami.