Dr. D. Baltriukienė: supratus, kaip kontroliuoti kamienines ląsteles, atsivers plačios terapinės galimybės

Anot mokslininkės, nors potencialo – daug, kiekvienas naujas pasiekimas iškelia vis naujų klausimų ir neaiškumų. Todėl biobankų ir klinikų užsienyje siūlomas terapines galimybes kol kas reikėtų vertinti kritiškai. Pokalbis – apie kamienines ląsteles, audinių ir organų inžineriją, neurouždegimus bei neurodegeneracines ligas.

– Jūsų nuomone, kokie pasiekimai, susiję su kamieninių ląstelių panaudojimu terapinėms reikmėms, yra perspektyviausi?

– Mano nuomone, ateity kamieninės ląstelės tikrai taps terapiniu agentu, kuris pasitarnaus įvairių ligų gydyme. Bet kol tai nutiks – gali praeiti nemažai laiko. Embrioninės kamieninės ląstelės atrastos prieš 63 metus, tačiau, kiek peržiūrėjau klinikinius tyrimus, jos daugiausiai yra taikomos leukemijai gydyti. Taip pat, dažniausiai naudojami ląstelių produktai, o ne pačios ląstelės.

Nors yra atlikta daug gerų tyrimų in vitro sąlygomis (mėgintuvėliuose) ir pastebėta, kaip galima reguliuoti kamieninių ląstelių funkcijas, tai neatspindi sudėtingame gyvame organizme vykstančių procesų 100 proc.

Mūsų organizmas – labai sudėtingas darinys, jį sudarančias ląsteles veikia labai įvairūs veiksniai. Net jeigu išmokstame nuspėti ir kontroliuoti ląstelių atsaką ir likimą mėgintuvėlyje, visiškai kitoks rezultatas gali būti organizme. O juk ir organizmai dar skiriasi – bėgant metams, patiriame įvairius išorinius poveikius, tiek mikro, tiek makro lygmenyse, vystosi uždegimai.

Kaip tik pasidomėjau naujausiais duomenimis, kaip maistas veikia žarnyno kamienines ląsteles. Pasirodo, nuo mitybos priklauso kamieninių ląstelių kiekis žarnyne, nes žarnyno epitelinis sluoksnis turi atsinaujinti. Žarnynas taip suformuotas, kad ten yra kamieninių ląstelių niša, iš kurių ir formuojasi naujos diferencijuotos ląstelės. Taigi maistas iš tiesų turi įtakos kamieninių ląstelių kiekiui, o kiekis turi įtakos, į kurias ląsteles kamieninės ląstelės pavirs.

– Ką turite minty, kai sakote, „į kurias ląsteles pavirs“?

– Kamieninės ląstelės yra nespecializuotos, jos gali specializuotis į labai įvairias funkcijas vykdančias ląsteles. Visi audiniai ir organai žmogaus organizme nėra sudaryti iš vieno tipo ląstelių, o nuo kelių iki keliolikos skirtingų tipų ląstelių. Žarnynas yra ne išimtis. Tam tikri signalai yra duodami ląstelėms, kurie tarsi pasako, kad reikia diferencijuotis į tam tikrą ląstelę, o tai būtina kažkuriai organizmo funkcijai atlikti.

– O jei valgysime kamieninėms ląstelėms palankų maistą, kokia didžiausia nauda iš to mūsų organizmui?

– Nuo to, ką valgome, priklauso ne tik žarnyno sveikata. Ten gyvena galybė įvairių bakterijų, jos virškina maistą, formuoja metabolitus, kurie patenka į kraujotaką, keliauja į skirtingus audinius, organus, pasiekia net smegenis. Taigi, maistas daro įtaką ir mūsų savijautai. Gal teko pastebėti, kad skirtingai jaučiamės, suvalgę tam tikrų maisto produktų – po vienų jaučiamės mieguisti, norisi prigulti, po kitų – atsiranda daug energijos, norisi kažką veikti.

Kuo daugiau kamieninių ląstelių – tuo didesnis žarnyno atsinaujinimo potencialas. Tačiau tai galioja ne tik žarnynui, o ir kitiems organams bei audiniams. Per pastaruosius metus organizme identifikuota labai įvairių kamieninių ląstelių, didžioji dalis vadinamos mezenchiminės kilmės kamieninėmis ląstelėmis. Audinius sudaro skirtingos ląstelės, kurios pritaikytos atlikti tam tikrą funkciją, tarkime, kepenyse – sekrecinę, širdyje – susitraukimo. Kamieninės ląstelės gali virsti bet kokiomis ląstelėmis, dėl to jos gali daugintis, migruoti ten, kur reikia ir kt. Pavyzdžiui, jos kraujotaka keliauja į organą, kuris buvo pažeistas, kad galėtų pakeisti tas žuvusias audinių ląsteles. Todėl regeneracinis potencialas labai svarbus – audinys gali išlaikyti prieš uždegimą buvusias savo funkcijas arba gyja, formuodamas randą.

– Ar teisingai suprantu, kad daugumos veiksnių, susijusių su kamieninių ląstelių kiekiu mūsų organizme, dar nežinome?

– Kamieninių ląstelių biologų, biochemikų užduotis ir yra suprasti, kaip žmogus galėtų kontroliuoti ląsteles ir jų funkcijas. Kai to išmoksime, manau, atsivers galimybės kamienines ląsteles taikyti plačiai. Dabar jau žinome daug, bet tos žinios kelia dar daugiau klausimų.

Kamieninių ląstelių tyrimų pikas prasidėjo XXI a., 2004 m. pradėjome atlikti tyrimus ir Lietuvoje. Tada buvo siekiama šias ląsteles panaudoti širdies regeneracijai po širdies infarkto. Tuo metu nebuvo žinoma, kad širdyje yra kamieninių ląstelių, o dabar tai jau yra žinoma. Tik kiekis yra pakankamai nedidelis, kad galėtų tikrai atstatyti didelius širdies pažeidimus. Tuomet kilo idėja paimti ląsteles iš griaučių raumens ir jas perkelti į širdį. Buvo vykdoma labai daug klinikinių tyrimų. Tačiau visgi paaiškėjo, kad ne viskas taip paprasta, yra daug šalutinių poveikių, o kamieninių ląstelių populiacija, kurią turime kituose raumenyse, nėra visiškai tapati kamieninėms ląstelėms, kurios yra širdyje. Kaip tik pasidomėjau, kas šioje srityje pasikeitė per tiek metų. Tyrimų yra, netgi tokių, kurie jau pasiekė klinikinę stadiją, bet problemos – tos pačios. Nelabai, kas pajudėjo į priekį.

Panašiai buvo su audinių inžinerija. Prieš daugiau nei dešimt metų buvo manoma, kad tyrėjai greitai išmoks konstruoti sudėtingus dirbtinius audinius, bet šiandien matome, kad nors toliau yra vykdomi intensyvūs tyrimai, visgi, viskas nusistovėjo ir reikšmingo proveržio kol kas nepastebime.

– Šiuo metu Lietuvoje siūloma paslauga paimti naujagimio virkštelės kamienines ląsteles, jas saugoti, jei kada prireiktų leukemijos ir kt. ligų gydymui. Kiek tai patikima, jei sakote, kad dar tiek daug nežinome? Ar nėra taip, kad užbėgama mokslui už akių?

– Iš tiesų, tikrai yra tokia paslauga Lietuvoje. Anksčiau ji buvo gana populiari. Buvo nemažai biobankų, kai kurie dar veikia iki šiol. Tačiau tyrėjai pradėjo kelti klausimus, pavyzdžiui – ar ilgalaikis ląstelių saugojimas nekeičia jų savybių. Mes neturime ilgalaikių duomenų, ar ląstelė nepasikeičia tiek genetiškai, tiek epigenetiškai. Neabejoju, kad, jei atliktume išsamius tyrimus, tikrai nustatytume, kad saugomos ląstelės keičiasi. Ir kas žino, kaip jos suveiks organizme, kai žmogus, kurio virkštelės ląstelės buvo paimtos, suaugęs susirgs kokia liga, kai bus praėję keli dešimtmečiai. Tačiau, kadangi dauguma tokių vaikų dabar yra tik paaugliai, gal kol jiems reikės tų ląstelių, pavyzdžiui, pasiekus garbų amžių, mokslas jau bus tiek pažengęs, kad sugebės kontroliuoti ląsteles, grąžinti jas į pradinę būseną.

– Paminėjote audinių inžineriją. Kaip atrodo procesas, kai auginami audiniai?

– Tam, kad galėtume kurti audinį, reikalinga labai didelė grupė įvairios patirties specialistų, nes audinių inžinerijos principai buvo sukurti irgi visai neseniai. Buvo įvardinti trys pagrindiniai dalykai, kurių tam reikia: kamieninių ląstelių, užląstelinės aplinkos ir veiksnių, kurie reguliuoja ląsteles. Mūsų grupės tyrimų dalis yra ląstelės ir veiksniai, kurie reguliuoja ląsteles. O tinkamai užląstelinei aplinkai sukurti reikia inžinierių, fizikų, chemikų bei medikų, nes būtent jie turi patvirtinti, kad sukurtas audinys funkcionuoja kaip ir turi funkcionuoti, kad jis gali būti panaudotas pakeisti pažeistam audiniui.

– Tikriausiai vienas ryškiausių audinių inžinerijos pavyzdžių įvyko 1996 m., kai ant laboratorinės pelės užauginta ausis.

– Šis eksperimentas – ankstyva audinių inžinerijos aušra. Tik ausis šiuo atveju ne užauginta, o sukurta iš polimerinės medžiagos, kuri naudojama kaip karkasas ląstelėms, kad būtų išlaikyta forma. Eksperimentas parodė, kad galima suformuoti norimos formos karkasą, o medžiaga yra biosuderinama – vadinasi, implantavus ją pelytei po oda, susiformavo į ausį panašus darinys.

Pavyzdžiui, dabar, kai labai išpopuliarėjo 3D spausdinimas, mokslininkai sugalvojo pritaikyti jį audinių kūrimui. Pradėti labai specifinės polimerų grupės - hidrogelių - tyrimai. Jie yra puikiai biosuderinami su ląstelėmis. Jau sukurta daug įvairių metodikų.

Tačiau daug kas yra… kaip čia geriau išsireiškus… galbūt kaip vaikai žaidžia, kažką padaro, pasidžiaugia, tai panašiai ir mokslininkai – padarome, pasidžiaugiame, smagu, žingsnelis į priekį, bet kas toliau? O toliau – dar labai daug neišspręstų klausimų.

– Kokį audinį iš žmogaus organizmo pagaminti sudėtingiausia? Ar tai yra, pavyzdžiui, smegenų audinys?

– Smegenų audinį tikrai labai sunku pagaminti, netgi neįmanoma. Teko skaityti, kad net negalima apibrėžti aiškiai, kokio kietumo ar minkštumo yra smegenys. Juk sveikam žmogui to nepamatuosi, nes reikia intervencijos. Intervencija yra tada, kai yra kažkas blogai, o kai blogai, kyla klausimas, ar tai nepaveikė užląstelinės aplinkos.

Kiti audiniai ir organai pagal sudėtingumą priklauso nuo to, kiek unikalią ir specializuotą funkciją jie prisitaikę atlikti, iš kiek skirtingų tipų ląstelių sudaryti. Tai – sekreciniai audiniai kaip kepenys, inkstai.

Didžiausia pažanga padaryta didžiausio mūsų organo – odos – srity. Tai – gana paprastas, dažniausiai pažeidimus patiriantis organas. Antroje vietoje – kremzlinis ir kaulinis audinys. Kremzlinis audinys galbūt dėl to, kad jame labai mažai ląstelių, jis sudarytas daugiausia iš užląstelinės aplinkos.

– Ar dirbtinis audinys ar organas sensta?

– Manau, kad taip, jame vyksta viskas, kaip ir organizme. Bet dar nėra daug transplantuotų dirbtinių audinių, tik pavienių atvejų, kai gydomos kritinės būklės. O ląstelės mėgintuvėlyje sensta, todėl nėra pagrindo manyti, kad organizme vyksta kitaip.

– Paskutinė tema iš jūsų mokslinių interesų, kurią norėčiau aptarti – neurouždegimai. Kokį vaidmenį neurožudegimai turi neurologiniuose sutrikimuose?

– Neurouždegimas paprastai yra visų neurodegeneracinių ligų pradžia. Būtent dėl to stengiamės išsiaiškinti pagrindinius neurouždegimo veikėjus.

Kol kas tyrinėjame tik vieną ląstelių tipą – mikroglijos ląsteles. Tai – smegenų makrofagai, kurie natūraliai gyvena smegenyse, turi savo funkciją nervinio audinio vystymosi metu. Na, ir labai įdomu yra tai, kad šios ląstelės gali būti dviejų būsenų. Kai apsaugo nuo uždegimo, t.y. veikia priešuždegimiškai arba priešingai   skatina uždegimą.

Dirbame su gyvūnų ląstelėmis. Mūsų grupės užduotis – išsiaiškinti, kaip šios ląstelės reguliuojamos įvairiuose kontekstuose. Pirminė idėja buvo patikrinti, ar joms daro įtaką mityba. Pavyzdžiui, pelėms indukuojame diabetą, nes norime sužinoti, ar visi susiję procesai veda prie neurodegeneracinių ligų, tokių kaip Parkinsono liga. Kitaip tariant, mūsų tikslas – patikrinti ar žmogaus mityba yra siejama su neurouždegimo pradžia. Mitybos įpročiai gali tiek reguliuoti, tiek inicijuoti uždegiminį procesą.

Norime užčiuopti pačią neurodegeneracinių ligų pradžią, kai dar nėra klinikinių simptomų, kad ateity atsirastų būdų, kaip užkirsti tokių būklių vystymąsi.

– Ačiū už pokalbį.

– Dėkui jums.

Šaltinis: VU GMC. Kalbėjosi Goda Raibytė-Aleksa 

Viršelyje: biochemikė dr. Daiva Baltriukienė