Már őssejtek sem kellettek

A Stanford Egyetem kutatóinak első alkalommal sikerült átalakítani felnőtt szervezetből származó sejteket más típusú sejtekké, közvetlen módon. Az eljárás különlegessége, hogy kihagyták azt a köztes fázist, amely az őssejtekre jellemző, és amelyben a sejtek genetikai óráját visszaállítják. Egy közérthető hasonlattal élve: a sejtek fejlődését egyszerűen más mederbe terelték. Meddig lehet egyszerűsíteni a sejtek egymásba való átalakítását?

A kísérlet során létrejött idegsejtek

Számos olyan betegség létezik, amelyben egy adott sejttípus hiánya vagy nem megfelelő működése okozza a problémát. Ilyen például a cukorbetegség bizonyos formája, ahol az inzulintermelő sejtekkel van probléma, ilyen a Parkinson-kór, ahol egy idegi ingerületátvivő anyag (dopamin) nem termelődik megfelelő mennyiségben. Sokszor kellene sejteket pótolni sérüléseknél, baleseteknél is, például a bőrben vagy a gerincvelőben.

Éppen ezért a jövő orvostudományának egyik legnagyobb ígérete a sejtterápia: sejtek beültetése gyógyító, terápiás céllal. Az utóbbi években számos kutatócsoport ért el nagyszerű eredményeket. A szakmai vonatkozásokon túl megfigyelhető egy érdekes tendencia, amelyben a politika, egészen konkrétan a volt amerikai elnök, G. W. Bush is komoly szerepet játszott.

Magzatok és embriók

Curt Freed, a Colorado Egyetem idegsebésze már az 1990-es évek elején végzett olyan műtéteket, melyek során elhalt (abortált) magzatokból származó idegsejteket ültetett Parkinson-kóros betegek agyába. Bár az ilyen próbálkozások napjainkban is folynak, a magzatok már viszonylag kifejlett szervezetnek tekinthetők, és donorként való alkalmazásuk súlyos etikai problémákat vet fel.

A kutatók érdeklődése a 2000-es évek elején az embrionális őssejtek felé fordult. Ezek olyan sejtek, amelyeket néhány napos embriókból nyernek ki, és laboratóriumban tenyésztik őket. Elvileg a szervezetünk minden sejttípusa kialakulhat belőlük, így például idegsejtek is. Ígéretes állatkísérletek után 2009 nyarán bejelentették az első emberi próbát is: balesetben lebénult emberek gerincvelőjébe adtak volna embrionális őssejtekből tenyésztett idegi őssejteket (részletesen lásd korábbi cikkünkben).

Kényszermegoldás: visszaprogramozott sejtek

Az embrionális őssejtek előállításához felhasznált embriók vagy mesterséges megtermékenyítési eljárások maradék embriói, vagy terápiás klónozással létrehozott embriók. Az őssejtbiológiában is élenjáró Egyesült Államokban szinte azonnal a tudományág megszületése után, 2001-ben megtört a kutatások lendülete, mert a volt amerikai elnök, G. W. Bush olyan rendeletet hozott, hogy szövetségi pénzforrásokból nem lehet új embrionális őssejt-tenyészeteket létrehozni. A döntés az elnököt támogató konzervatív, keresztény tábornak tett gesztus volt. Az egyház szerint az élet a fogantatás pillanatában kezdődik, és kutatási céllal való elpusztítása nem indokolható. A téma fontosságát jelezte, hogy Bush elnökségének első országos televíziós beszédében jelentette be a döntést.

Hasonlóan nagy visszhangot kapott, amikor Barack Obama amerikai elnök 2009 márciusában bejelentette a tilalom feloldását. Obama elnöki rendeletét az elmúlt évek legfontosabb intézkedésének minősítették szaklapok az orvosbiológiai kutatások területén (részletesen lásd korábbi cikkünket).

Nyolc év alatt azonban egy nagyon izgalmas kutatási terület született meg az őssejtbiológiában, éppen Bush rendeletének hatására. A kényszerhelyzetbe került kutatók kidolgozták azt a módszert, amellyel embrionális őssejtekkel lényegében megegyező sejteket hozhatnak létre - embriók nélkül. Az eljárást a brit Nature szakmódszertani lapja (Nature Methods) a 2009-es év legfontosabb fejlesztésének választotta.

A módszer lényege az, hogy kifejlett, érett, egy-egy feladat végzésére már elköteleződött sejteket embrionális őssejt-állapotba "programoztak vissza", azaz mesterségesen tették őket olyanná, hogy bármilyen sejttípus kialakulhatott belőlük. Ebből a köztes állapotból (az úgynevezett indukált pluripotens őssejtekből, iPS-sejtekből) sikerült aztán új típusú sejteket is kialakítani (részletesen lásd korábbi cikkünkben). Sarkadi Balázs őssejtbiológus az [origo]-nak korábban elmondta: Obama intézkedése nagyon fontos lépés, de talán enyhén megkésett. Ennek egyik oka, hogy napjainkban már nem is válnak el annyira élesen az embrionális és a felnőtt (szöveti) őssejtek kategóriái, mint korábban. A korai típusú őssejteket már sokféle módszerrel létre lehet hozni.

A legújabb nagy lépés

Mennyire lehet leegyszerűsíteni a sejtek egymásba való átalakítását? Marius Wernig, a Stanford Egyetem őssejtkutatója és kollégái azt vizsgálják, hogy érett sejttípusok más sejtekké való átalakításához valóban szükséges-e a sejteknek ez az őssejtekre jellemző köztes állapota. Wernig és munkatársai felnőtt egerek kötőszöveti sejtjeit használták elméletük tesztelésére. A vizsgálathoz elsőként tizenkilenc olyan gént választottak ki, amelyek a sejtek újraprogramozásában és az idegsejtek fejlődési folyamataiban vesznek részt. Egy vírus segítségével először egérembriókból származó egerek kötőszöveti sejtjeibe juttatták a géneket, majd megfigyelték a sejtek reakcióit. Harminckét nap elteltével azt tapasztalták, hogy a sejtek egy része felvette az idegsejtek alakját, és az ezekre jellemző fehérjék is elkezdtek termelődni bennük.  

A kötőszöveti sejteken növekvő idegsejtek (forrás: Nature)

Az eredetileg bevitt tizenkilenc gént ezután mindössze háromra csökkentették, és nem embrionális állapotban lévő egerekből, hanem felnőtt állatok farkából vett bőrsejteket használtak a kísérlethez. Ebben az esetben a sejtek nagyjából húsz százaléka alakult át idegsejtekké, kevesebb mint egy hét alatt. Első hallásra mindez nem tűnik nagy aránynak, az azonban hatalmas előrelépés, hogy mindehhez nem volt szükség mesterségesen pluripotenssé tett iPS-sejtekre - olvasható az EurekAlert beszámolójában.  

Az iPS-sejtek ugyanerre több hét alatt képesek, és a kiindulási sejteknek jó esetben egy-két százaléka válik őssejt-állapotúvá (pluripotenssé). A Wernig és munkatársai által létrehozott sejtek nemcsak alakjukban hasonlítottak az idegsejtekre, hanem működő sejtkapcsolatokat (szinapszisokat) is kialakítottak a Petri-csészében újonnan létrehozott többi idegsejttel. A kutatási eredmények alapján lehetséges, hogy a sejtek pluripotens fázisa nem egy feltétlenül szükséges mérföldkő a differenciálódó sejtek számára, hanem egyszerűen a sejtek egy másik lehetséges állapotának tekinthető - írja a közlemény, amely a Nature 2010. március 28-ai számában jelent meg.

Eddig egyedülálló eredmény

Markó Károly, az MTA Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézetének kutatója az [origo]-nak elmondta: a Stanford Egyetem biológusainak mostani felfedezése logikusan illeszkedik abba a sorba, amelynek mérföldkövei az utóbbi években Dolly (az első, testi sejtből klónozott emlős), az embrionális őssejtek, majd az indukált pluripotens őssejtek (iPS) voltak. "A különböző sejttípusok elkötelezetlen őssejtekből való differenciálódását a közelmúltig elképzelhettük úgy, mint egy lejtőn lefelé guruló golyót, amely különböző hatások révén oldalra képes kitérni - különböző sejtekké alakulni -, visszafordulni viszont csak nagyon kivételes esetben. Az iPS sejtekkel végzett kutatások az elmúlt nem több mint három évben bebizonyították, hogy lehetséges ezt a golyót laboratóriumi körülmények között visszafordítani" - mondta.

A mostani eredmény a szakember szerint azért érdekes - és mindeddig egyedülálló -, mert az iPS technológiával eddig különböző sejttípusokból csak embrionális őssejtekhez hasonló iPS sejteket sikerült létrehozni. A golyós hasonlatnál maradva, a golyót egészen a lejtő tetejéig sikerült visszalökni. Ezúttal azonban a golyó (a kötőszöveti sejt) elindult kicsit felfelé (kevésbé differenciált állapotba került), majd kitért oldalra (idegi irány felé tolódott), hogy aztán egy más irányú lejtőn folytassa tovább az útját - és váljon idegsejtté.

"Laboratóriumi körülmények között, sőt az élő szervezetben korábban is sikerült már megfigyelni, hogy egy adott sejttípus, például egy vérképző sejt egészen más típusú sejtté, például idegsejtté váljon. Ezt a jelenséget foglaltuk össze a sok mindent takaró, ám annál több dolgot elmosó transzdifferenciáció címke alatt. A mostani felfedezés értékét az adja, hogy a Stanford kutatóinak mindezt irányítottan sikerült véghezvinniük. A felfedezés egészen biztosan nagyban hozzá fog járulni a sejtdifferenciálódás bonyolult folyamatának megértéséhez. Ami az így nyert idegsejtek esetleges terápiás felhasználását illeti, még számos probléma áll a kutatók előtt, de ha a fejlődés mostani ütemét nézzük, egészen nyugodtan lehetünk optimisták" - mondta Markó Károly.