Kamieninės ląstelės: neišvengiama ateities medicinos revoliucija?

Kamieninės ląstelės (angl. Stem Cells), kalbant pakankamai paprastai, yra "jaunų" embrionų ląstelės, iš bręstant vaisiui išauga įvairūs audiniai ir organai. Kitaip sakant tai yra pradinė statybinė medžiaga, iš kurios organizmas savaime formuojasi į tam tikrą fizinį pavidalą. Į ką susiformuos kamieninės ląstelės lemia daugelis faktorių, tame tarpe aišku ir genai. Visgi pats kamieninių ląstelių formavimosi procesas į skirtingus audinius ir organus dar nėra iki galo išanalizuotas. Tačiau nesunku suvokti, jog kamieninės ląstelės, būdamos natūralia organizmo „statybine“ medžiaga yra labai įdomios mokslui.

Daugelis mokslininkų sutinka, kad kamieninės ląstelės yra unikalios, nes turi tris kitoms organizmo ląstelėms nebūdingus požymius:

1) kamieninių ląstelių populiacija nuolat atsinaujina per visą gyvenimą;

2) kamieninės ląstelės yra nespecializuotos;

3) šios ląstelės geba virsti (diferencijuotis) įvairių audinių tipų ląstelėmis.

Prieš pradedant detalizuoti apie kamieninių ląstelių išgavimo įvairias problemas, reiktų pirmiausia pakalbėti apie tai, kokia apskritai yra iš jų nauda. O galimos naudos potencialas yra tiesiog milžiniškas. Pradėkime vien nuo to, jog kamieninės ląstelės, patekusios į tam tikrą kūno vieną gauna informacinius signalus iš organizmo ir ima ta linkme diferencijuoti – kitaip sakant virsta į raumenų, nervų ar bet kurią kitą ląstelę

Taigi, atsiranda galimybė ligos atveju panaudojant kamienines ląsteles tiesiog „regeneruoti“ pažeistus organus ar audinius. Pirmyn mokslininkus gena nepaprastai viliojanti idėja kamieninių ląstelių dėka pakeisti pažeistus, išsekintus ar net dėl senatvės pakitusius audinius ar ištisus organus. Šiais metais Anglijos mokslininkai paskelbė pirmą kartą pasaulyje išauginę sudėtinę audinių sistemą - širdies vožtuvo struktūrą atitinkantį diską. Iki šiol mokslininkams iš kamieninių ląstelių pavykdavo išauginti tik atskirus audinius, todėl ši anglų sėkmė vertinama kaip ypač progresyvi.

Kamieninių ląstelių panaudojimo struktūrinė schema

Amerikiečiai, nenusileisdami britams, paskelbė apie kamieninių ląstelių panaudojimą klausos sutrikimus turinčių pacientų gydymui. Jie siekia panaudojant pačių pacientų vidinės ausies kamienines ląsteles, atkurti pakenktas vidinės ausies struktūras. Kaip idėjos realumo įrodymą mokslininkai pateikė sėkmingą eksperimentą su laboratorinėmis pelėmis.

Vokietijoje Göttingeno universiteto mokslininkai neatsilikdami skelbia, kad panaudodami kamienines ląsteles sugebėjo išauginti pradinių raidos stadijų spermatozoidus. Tai, jų manymu, nevaisingumo problemos sprendimas.

“Embrioninės kamieninės ląstelės yra tarsi ląstelių fabrikas. Jos gamina visokias, kokių reikia. Jei sergi kepenų liga, ateityje tikriausiai jau bus galima užsiauginti kepenų ląstelių ir pasikeisti senas kepenis į naujas”, - aiškino S.Vudsas, Kaune Britų tarybos kvietimu lankęsis D.Britanijos Niukastlio universiteto Elgsenos, etikos ir gyvosios gamtos mokslų tyrimo instituto vyresnysis dėstytojas. Atlikdami eksperimentus su kamieninėmis ląstelėmis mokslininkai ieško naujų būdų gydyti sunkias ir iki šiol nepagydomomis laikytas, pavyzdžiui, Alzheimerio, Parkinsono, kraujo ligas, nugaros smegenų pažeidimus, išsėtinę sklerozę, diabetą, miokardo infarktą.

Kamieninių ląstelių persodinimas vadinamas perspektyvia pažeistų audinių arba organų funkcijų atstatymo strategija, ypač kai donorinių audinių ir organų labai trūksta.

Štai tokie ir panašūs straipsniai vos ne kasdien pasirodo užsienio moksliniuose žurnaluose, populiariojoje spaudoje. Jau beveik neliko nei vienos ligos, kurios nebūtų siūloma gydyti kamieninių ląstelių pagalba. Tiesa, kol kas šie gydymo metodai lieka tik eksperimentiniai. Kamieninių ląstelių paplitimui kasdienėje medicinos praktikoje trukdo ne tik išsamių gydymo efektyvumo ir saugumo tyrimų stoka, tinkamų laboratorijų trūkumas, bet ir teisiniai bei moraliniai aspektai, susiję su kamieniniu ląstelių išgavimu.

Viena iš pagrindinių problemų – kamieninių ląstelių šaltinis. Pagal kilmės šaltinį kamieninės ląstelės yra skirstomos į du tipus:

1) suaugusio organizmo kamienines ląsteles (SKL); šios ląstelės dar vadinamos audinių kamieninėmis ląstelėmis, išskiriamos iš suaugusio organizmo audinių.

2) embrionines kamienines ląsteles (EKL); šios ląstelės išskiriamos iš embriono audinių;

Suaugusio organizmo kamieninės ląstelės (SKL)

Kamienines ląsteles galima išgauti iš suaugusio žmogaus audinių. Jos užtikrina normalų žmogaus augimą ir vystymąsi, dalyvauja sergančio, pažeisto ar nusidėvėjusio audinio regeneracijoje, tačiau suaugusiųjų šios ląstelės nėra tokios universalios kaip embriono. Jos gali diferencijuotis tik į ląstelių tipą, specifišką tam audiniui, kuriame aptinkamos.

Tiesa, mokslininkai vis dar nėra tiksliai nustatę, kokie faktoriai lemia vienokią ar kitokią embrioninių kamieninių ląstelių diferenciacijos kryptį.

Nors SKL sudaro labai nedidelę specializuoto audinio ląstelių populiacijos dalį (įvairių autorių duomenimis 0.1-3 proc. ), dabar manoma, kad būtent šios ląstelės lemia audinių atsinaujinimą per visą gyvenimą.

Įvairios ikiklinikinės ir klinikinės studijos jau kuris laikas tiria terapinį suaugusio žmogaus kamieninių ląstelių potencialą. Hemopoetinės kamieninės ląstelės naudojamos gydyti kraujo vėžį, regeneruoti širdies raumenį, kasos b-ląsteles (atsakingas už insulino gamybą). Mezenchiminės kamieninės ląstelės buvo sėkmingai naudojamos kaulinio audinio (osteogenesis imperfecta), kremzlės, širdies raumens regeneracijai. Manoma, kad ateityje šio tipo ląsteles taip pat bus galima naudoti įvairių autoimuninių ligų (sisteminės raudonosios vilkligės, reumatoidinio artrito ir kt.) gydymui.

Tačiau suaugusio žmogaus kamieninių ląstelių kiekis audiniuose ribotas. Jas sunku aptikti, išskirti ir auginti laboratorijoje, o kai kurių tipų suaugusio žmogaus kamienines ląsteles išskirti iš organizmo net pavojinga, nes tai sukeltų sunkius organizmo veiklos sutrikimus, net mirtį.

Kaulų čiulpų biopsija (paėmimas)

Todėl pastaruoju metu ypač aktyviai ieškoma technologinių sprendimų, leidžiančių išskirti SKL iš alternatyvių šaltinių. Ypač domimasi vadinamaisiais ‘liekamaisiais˙ audiniais - placenta, virkštele, riebalais po plastinių nusiurbimo operacijų. Šie audiniai pasmerkti žūti, todėl galimybė juos panaudoti kaip SKL rezervuarą yra labai patraukli dėl jų prieinamumo (kiekvieną dieną yra sunaikinami ir prarandami milžiniški šių audinių kiekiai), taip pat, kaip rodo pasaulinė praktika, SKL skyrimui naudojant "liekamuosius" audinius taikomi švelnesni bioetikos reikalavimai.

Pastaraisiais metais pasiekta nemenka pažanga ieškant alternatyvių kaulų čiulpams SKL šaltinių. Pavyzdžiui, iš riebalų, gautų po plastinių nusiurbimo operacijų pavyko išskirti mezenchimines kamienines ląsteles. Šios ląstelės pasižymi dideliu proliferaciniu potencialu (sugebėjimu ilgą laiką daugintis kultūroje ex vivo) bei plastiškumu (gali diferencijuotis adipocitų, chondrocitų, osteocitų, kardiomiocitų ir neuronų kryptimis). Šiuo būdu gautas ląsteles taip pat galima užšaldyti ir ilgai saugoti.

Taip pat aprašyti sėkmingi SKL išskyrimo iš placentos bandymai. Naudojant šį šaltinį taip pat pavyko atskirti mezenchimines kamienines ląsteles, pasižyminčias dideliu plastiškumu. Virkštelės kraujas ir audiniai jau senokai naudojami kaip įvairių tipų SKL šaltinis. Nustatyta, kad virkštelės kraujyje yra itin daug hemopoetinių kamieninių ląstelių. Šis šaltinis taip pat yra naudojamas išskirti mezenchimines kamienines ląsteles.

Išsivysčiusiose užsienio šalyse populiarėja vadinamieji ‘virkštelių bankai˙, kuriuose už tam tikrą mokestį saugomas po gimimo likusios individo virkštelės kraujas. Daugybė pasaulio įmonių jau siūlo naujagimio ląstelių saugojimo paslaugas, apeliuodamos į ateityje prognozuojamus atradimus ir būsimas galimybes šias ląsteles panaudoti. Yra siūloma išsaugoti naujagimio virkštelėje esantį kraują. Užšaldžius šį kraują keliuose mėgintuvėliuose įmonės žada juos sandėliuoti skirtingose pasaulio vietose, taip apsaugant genetinę informaciją nuo įvairių stichinių nelaimių, karų ar kitų nenumatytų atvejų. Toks genetinės informacijos saugojimas 25 metus kainuoja apie 1500 svarų sterlingų (apie 7500 litų). Paslauga tampa vis populiaresnė Anglijoje ir kitose stabilios ekonomikos pasaulio valstybėse.

Žmogaus kamieninė ląstelė, fotografuota su elektroniniu mikroskopu

Manoma, kad ateityje išplėtotos technologijos leis naudoti šį SKL šaltinį autologinei transplantacijai, koreguojant įvairias patologines būkles. Reikia pažymėti, jog panašus bankas jau įsikūrė ir Lietuvoje.

Lietuviškojo bambagyslių kraujo bankas Vilniuje UAB “Imunolita” veikti pradėjo prieš metus. Savo mėginius jame jau saugo kelios dešimtys klientų. “Daug žmonių domisi mūsų paslaugomis. Nemažai jų jau turi sunkiai sergantį vaiką ir ieško būdų jam gydyti. Taip pat daug kas domisi, kokioms ligoms gydyti kamienines ląsteles galima panaudoti”, - kalbėjo firmos direktoriaus pavaduotojas mokslų daktaras Evaldas Liutkevičius.

Į “Imunolitos” saugyklą vežamas iškart po gimdymo surinktas virkštelės kraujas ir motinos kraujo mėginys. Ten jis nedelsiant paruošiamas šaldymui ir užšaldomas. Motinos kraujas ištiriamas dėl virusinių ir infekcinių susirgimų, įvertinamas virkštelės kraujo mėginys. Patikrinama, ar jis sterilus, automatiniu analizatoriumi nustatoma, kiek yra branduolinių ląstelių, įvertinamas ląstelių gyvybingumas. Jeigu visi tyrimai atitinka mėginiui keliamus reikalavimus, mėginys iš karantino yra patalpinamas į nuolatinio saugojimo vietą ir saugomas iki jo pareikalavimo.

Lietuvoje toks mėginys pagal įstatymus gali būti naudojamas tik kraujo ligoms gydyti. Klientui užsienyje radus medikus, apsiimančius kamieninėmis ląstelėmis gydyti kitas ligas, firma mėginį pristato jiems.

Embrioninės kamieninės ląstelės (EKL)

Pastarosios ląstelės yra žymiai „plastiškesnės“ – t.y. sugeba persiorientuoti į bet kokį organą ar audinį. Tačiau jų išgavimo problema kelia daugiausia klausimų.

Embrioninės kamieninės ląstelės yra išskiriamos iš 3-5 dienų amžiaus embrionų. Tačiau išgavus kamieninių ląstelių žmogaus embrionas neišgyvena. Tai prilygsta žudymui. O jei žinoma, kad embrionas ligotas ir didelė tikimybė, kad jis neišgyvens, ar tokiu atveju etiška jį panaudoti tyrimams?

Čia ne vienintelis neaiškus klausimas. Ligos atveju žmogų saugu gydyti tokiomis kamieninėmis ląstelėmis, kurios turi identišką informaciją kaip ir sergantysis. Kitaip sakant kamienines ląsteles reiktų paimti iš pačio žmogaus. Tačiau kalba eina apie embrionines kamienines ląsteles, kurios būna tik pirmosiomis vaisiaus vystymosi dienomis. Koks problemos sprendimas? Reikia sukurti sergančio žmogaus kloną.

Taigi, nuo gydymo kamieninėmis ląstelėmis priėjome prie klonavimo. Pasirodo tai labai giminingi ir susiję dalykai. Norint gauti genetiškai identiškas embrionines kamienines ląsteles, reikia į vaisingą moters kiaušinėlį įterpti ligonio ląstelės branduolį ir užauginti embrioną. Tuomet iš embriono paimamos kamieninės ląstelės, kurias jau galima naudoti gydymo tikslais.

Kas būtų, jeigu tokį embrioną pavyktų patalpinti į gimdą ir užauginti kūdikį? Klausimas labai įdomus, tačiau atsakymo kol kas nesužinosime. Dėl kelių priežasčių. Pirmiausia, tokiuose tyrimuose laikomasi vadinamos „14 dienų“ taisyklės. Jos esmė ta, kad embrionui neleidžiama vystytis iki audinių užuomazgos. Ir tuo labiau griežtai draudžiama tokių embrionų implantaciją į gimdą. Kitaip sakant iš embriono išimamos kamieninės ląstelės ir jis numarinamas. Etiška tai ar ne, vėl atviras klausimas diskusijoms.

Žmogaus embriono nuotrauka kamieninių ląstelių formavimosi fazėje

Labai susidomėjusiems kas būtų, jei embrionui leistų gyventi, galite perskaityti šį straipsnį apie dabartinius klonavimo tyrimus. Pamatysite, jog net ir nemarinant embriono, jam nelabai lengvai sekasi išgyventi.

Na, bet grįžkime nuo klonavimo link klinikiniams tyrimams aukojamų kamieninių ląstelių. Net jeigu ir susitaikom su klonuotu embrionu numarinimu, kaip su donorinėm moters ląstelėm? Kiek etiška jas imti iš moterų ir naudoti tokioms reikmėms? Tuo labiau, jog moterų donorių nėra labai daug. O efektyvus gydymas embrioninėmis kamieninėmis ląstelėmis reikalauja dar labai daug tyrimų. Iš kur gauti bent jau mokslinėms reikmėms tinkamų ląstelių? Štai čia pasirodo jau yra bent du alternatyvus keliai. Pirmasis jau technologiškai išbandytas ir jam tereikėjo žalios šviesos iš teisinės pusės. Pasiūlyta sukurti hibridus (tiksliau cibridus) paimant karvės kiaušinėlį ir į jį pernešant žmogaus branduolį. Gaunamas embrionas turės žmogaus kamienines ląsteles – taip, gydymui jos netiks, tačiau mokslinimas tyrimams puikiai. Tokia galimybė tyrinėti kamienines ląstelės D. Britanijoje buvo leista šiais metais – apie vykusias diskusijas galite pasiskaityti čia ir čia.

Pelės kamieninės ląstelės

Kitas būdas – kamienines ląsteles gauti iš „perprogramuotų“ normalių žmogaus ląstelių. Tai visai naujas metodas, apie kurį galima paskaityti šioje naujienoje.

Vietoj epilogo

Kad ir kokios bebūtų kamieninių ląstelių išgavimo problemos, visuotinai pripažinta, kad EKL turi milžinišką potencialą, kurį galima panaudoti naujoms įvairių patologinių būklių gydymo strategijoms kurti.

Nors daugelis gydymo metodų panaudojant kamienines ląsteles yra kol kas tik hipotetiniai, negalime nepaminėti, kad jau yra ir realiai taikomų tokio gydymo pavyzdžių. Tiek pasaulyje, tiek ir Lietuvoje onkohematologijoje taikoma kamieninių kaulų čiulpų ląstelių transplantacija jau išgelbėjo daugybę gyvybių. Sunku net įsivaizduoti, kokius gydymo metodus galima būtų tikėtis sulaukti dar po 10 metų, nes mokslininkų prognozės tiesiog stulbinamos.

Planuojama, kad per 10 metų bus įsisavintos technologijos, leisiančios išauginti ne tik atskirus audinius, bet ir pilnavertį organą. Žymiausi pasaulio mokslininkai prognozuoja, kad per artimiausius 5-10 metų kamieninių ląstelių panaudojimas gali sukelti revoliuciją medicinoje. Ištobulinus tyrimų ir gydymo metodus su kamieninėmis ląstelėmis, netolimoje ateityje bus pasiektas ir klinikinis, ir finansinis efektas, nes sumažės išlaidų medikamentams, skirtiems sunkių ligų profilaktikai ir gydymui.

Parengta pagal:

• Stem cell
• Kamieninės ląstelės: situacija pasaulyje ir Lietuvoje. 2005 m. spalio 20 - lapkričio 9 d. 
• Kamieninės ląstelės - diskusijos netyla
• Ant medicinos stebuklų aukuro - negimę kūdikiai