Ένα πλήρες και λειτουργικό όργανο σε ένα ζωντανό πειραματόζωο, κατάφεραν, για πρώτη φορά, να “χτίσουν” Βρετανοί επιστήμονες, χρησιμοποιώντας κύτταρα που δημιουργήθηκαν και επαναπρογραμματίστηκαν στο εργαστήριο.
Ειδικότερα, οι ερευνητές, δημιούργησαν έναν λειτουργικό θύμο αδένα, ένα απαραίτητο, “νευραλγικό κέντρο” του ανοσοποιητικού, το οποίο βρίσκεται κοντά στην καρδιά.
Μέχρι στιγμής, η τεχνική αυτή έχει δοκιμαστεί σε ποντίκια, ωστόσο, οι επιστήμονες πιστεύουν ότι θα μπορούσε να παράσχει όργανα αντικατάστασης για ασθενείς με ασθενές ανοσοποιητικό. Ωστόσο, μπορεί να χρειαστούν μέχρι και 10 χρόνια έως ότου η τεχνική αυτή αποδειχθεί αποτελεσματική και ασφαλής για ανθρώπους.
Η έρευνα, η οποία δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Nature Cell Biology», περέκαμψε το σύνηθες βήμα της παραγωγής βλαστικών κυττάρων από τα οποία προέρχονται επιλεγμένοι τύποι κυττάρων. Αντ΄αυτού, κύτταρα συνδετικού ιστού από ένα έμβρυο ποντικιού, μετατράπηκαν απευθείας σε ένα εντελώς διαφορετικό κυτταρικό στέλεχος, με την αντιστροφή ενός γενετικού “διακόπτη” στο DNA τους.
Τα θυμικά επιθηλιακά κύτταρα που προέκυψαν, αναμίχθηκαν με άλλους τύπους κυττάρων του θύμου και μεταμοσχεύθηκαν σε ποντίκια, όπου αυτο-οργανώθηκαν αυθόρμητα και μεγάλωσαν ώστε να γίνουν ένα ολόκληρο δομημένο όργανο.
Όπως δήλωσε η επικεφαλής της μελέτης δρ Κλερ Μπλάκμπερν, από το Κέντρο Αναγεννητικής Ιατρικής του Εδιμβούργου που ανήκει στο Ιατρικό Συμβούλιο Ερευνας - MRC, η ικανότητα της ανάπτυξης οργάνων αντικατάστασης από κύτταρα στο εργαστήριο, είναι ένα από τα “ιερά δισκοπότηρα” της αναγεννητικής ιατρικής. Αλλά το μέγεθος και η πολυπλοκότητα των οργάνων που έχουν αναπτυχθεί στο εργαστήριο, ήταν μέχρι τώρα περιορισμένο.
“Επαναπρογραμματίζοντας απευθείας τα κύτταρα, καταφέραμε να παράξουμε έναν τεχνητό τύπο κυττάρου, ο οποίος, όταν μεταμοσχεύεται, μπορεί να σχηματίσει ένα πλήρες οργανωμένο και λειτουργικό όργανο”, εξήγησε η ίδια, προσθέτοντας ότι αυτό αποτελεί ένα σημαντικό πρώτο βήμα προς το στόχο της δημιουργίας ενός χρήσιμου, κλινικά, τεχνητού θύμου αδένα, στο εργαστήριο.
“Βάση επιχειρήσεων”
Εάν συγκρίνουμε το ανοσοποιητικό σύστημα με έναν στρατό, τότε ο θύμος ενεργεί ως η βάση επιχειρήσεων. Εκεί, τα Τ-λεμφοκύτταρα, τα οποία δημιουργούνται στον μυελό των οστών, ετοιμάζονται για να επιτεθούν σε ξένους εισβολείς.
Μόλις αναπτυχθούν από τον θύμο αδένα, τα Τ-λεμφοκύτταρα προστατεύουν το σώμα “σκανάροντάς” το για λοιμώδεις εισβολείς, όπως βακτήρια ή ιούς, ή επικίνδυνα δυσλειτουργικά κύτταρα, όπως για παράδειγμα κύτταρα από όγκους.
Όταν ένας “εχθρός” ανιχνεύεται, τα Τ-λεμφοκύτταρα εξαπολύουν μια συντονισμένη ανοσολογική αντίδραση που έχει ως στόχο να τα εξαλείψει. Οι άνθρωποι με ελαττωματικό θύμο στερούνται λειτουργικών Τ-λεμφοκυττάρων και είναι ιδιαιτέρως ευάλωτοι σε λοιμώξεις.
Αυτό είναι ιδιαίτερα επικίνδυνο για τους ασθενείς με μεταμόσχευση μυελού των οστών, οι οποίοι χρειάζονται ένα θύμο που να λειτουργεί για να ξαναχτίσουν το ανοσοποιητικό τους σύστημα μετά την επέμβαση.
Περίπου ένα στα 4.000 μωρά που γεννιούνται κάθε χρόνο στο Ηνωμένο Βασίλειο έχουν μια δυσλειτουργία ή παντελή απουσία θύμου αδένα, λόγω σπάνιων παθήσεων, όπως το σύνδρομο DiGeorge, όπως αναφέρει ο Γκάρντιαν.
Οι διαταραχές του θύμου, μπορούν να θεραπευθούν με εγχύσεις επιπλέον ανοσοποιητικών κυττάρων, ή με μεταμόσχευση ενός νέου οργάνου, λίγο μετά τη γέννηση.
Ωστόσο, αυτές οι προσεγγίσεις περιορίζονται από την έλλειψη δωρητών και από την απόρριψη των ιστών. Η συγκεκριμένη έρευνα αυξάνει την πιθανότητα της δημιουργίας ενός εντελώς νέου, λειτουργικού θύμου αδένα, χρησιμοποιώντας κύτταρα που κατασκευάζονται στο εργαστήριο.
Κομμάτια οργάνων, συμπεριλαμβανομένων της καρδιάς, του συκωτιού ακόμη και του μυαλού, έχουν παραχθεί από βλαστικά κύτταρα, όμως κανείς δεν έχει καταφέρει να παράξει ένα πλήρες άθικτο όργανο από κύτταρα που έχουν δημιουργηθεί έξω από το σώμα.
Η διαδικασία
Η διαδικασία ξεκίνησε με τη λήψη κυττάρων του συνδετικού ιστού, τα οποία ονομάζονται ινοβλάστες από έμβρυα ποντικού και το «πείραγμα» του DNA τους για να αυξηθεί η παραγωγή μιας πρωτεΐνης που ονομάζεται FOXN1. Η FOXN1 είναι πρωτείνη από μια οικογένεια «παραγόντων μεταγραφής» που ρυθμίζουν τη δραστηριότητα ορισμένων γονιδίων και καθοδηγεί το σχηματισμό του θύμου κατά την κανονική εμβρυϊκή ανάπτυξη.
Οι ινοβλάστες με ενισχυμένη FOXN1, μετατράπηκαν από μόνοι τους σε “προκλημένα” θυμικά επιθηλιακά κύτταρα. Αφού αναμειχθούν με άλλα, υποστηρικτικά κύτταρα θύμου, τα θυμικά επιθηλιακά κύτταρα μεταμοσχεύθηκαν στους νεφρούς γενετικά ταυτόσημων πειραματόζωων.
Έπειτα από τέσσερις εβδομάδες, τα κύτταρα είχαν παράξει καλοσχηματισμένα όργανα, με την ίδια δομή ενός υγιούς θύμου.
Ο Δρ Ρομπ Μπακλ, επικεφαλής της αναγεννητικής ιατρικής στο MRC, δήλωσε: “Η δημιουργία “ρεζέρβας” για κατεστραμμένους ιστούς θα μπορούσε να απαλείψει την ανάγκη για μεταμόσχευση ολόκληρων οργάνων από ένα άτομο σε ένα άλλο.
Αυτή η έρευνα είναι ένα συναρπαστικό πρώτο βήμα προς αυτό αυτόν το στόχο, και μια πειστική επίδειξη των δυνατοτήτων της τεχνολογίας άμεσου επαναπρογραμματισμού, με την οποία ένας τύπος κυττάρων μετατρέπεται σε ένα άλλο. Ωστόσο, θα χρειαστεί πολύ περισσότερη δουλειά πριν η διαδικασία αυτή καταστεί εφικτό να αναπαραχθεί σε εργαστηριακό περιβάλλον με ασφαλή και αυστηρά ελεγχόμενο τρόπο, κατάλληλο για χρήση σε ανθρώπους”.
