Rustam Gilfanov: Stamĉeloj, Kion Scienco Scias Kaj Atendas
Rustam Gilfanov: Stamĉeloj, Kion Scienco Scias Kaj Atendas
Anonim

Klare, stamĉeloj ne estas kuracilo: sed kion la scienco povas fari por proksimigi ilin al ĉi tiu idealo?

Antaŭ ekzakte 40 jaroj, la estonta Nobel-premiito Martin Evans publikigis sian studon pri la stamĉeloj de musembrioj kaj ilia medicina potencialo [1]. Lia esplorado revoluciis biomedicinon, ĉar ĝi antaŭvidis la estontecon, en kiu ajna difektita histo povus esti anstataŭigita per nova, kreskigita in vitro de la ĉeloj de la paciento.

Kio ŝanĝiĝis ekde 1981? Ĉu ni alproksimiĝas al la tempoj, kiam regenerado kaj artefaritaj organoj fariĝas realo? Aŭ ĉu la esplortendencoj ŝanĝiĝis, kun regenerado malmode? Ĉi tie, mi provos skizi plurajn ĉefajn tendencojn.

Denove, kio faras stamĉelojn tiel gravaj?

Estas du specoj de stamĉeloj: embriaj kaj histaj ĉeloj.

La embriaj povas transformi en ajnan alian ĉeltipo. Feto konsistas el tiuj ĉi ĉeloj dum la tagoj 3-5 de gravedeco. Kaj se konservataj en speciala medio, ili povas dividiĝi preskaŭ senfine, dum ili restas senŝanĝaj.

Malgranda nombro da histaj stamĉeloj troveblas en la organoj de plenkreskuloj. Ili helpas restarigi difektitajn histojn kaj povas transformi en unu apartan ĉeltipo nur. Fine, sciencistoj lernis fari el ili analogaĵojn de embriaj ĉeloj, kiuj povas esti uzataj por kreskigi diversajn histajn tipojn. Ekde la tagoj de Martin Evans, ili estas nomitaj pluripotentaj stamĉeloj.

La eltrovo de ĉi tiuj du ĉeltipoj kaŭzis la rapidan evoluon de regenera medicino. La patologioj, kiujn ĝi povus trakti, inkluzivas apopleksion, kardiovaskulajn malsanojn, diabeton, Parkinson kaj Alzheimer, ALS, artrozon, severajn brulvundojn kaj eĉ diversajn onkologiajn malsanojn. Tamen, ni devas konfesi, ke ekde 2021, regenera medicino ne povis atingi tiajn elstarajn rezultojn.

Kie vere utilas stamĉeloj?

En 1998, estis malkovrita la teknologio kiu permesis "apartigi" embriajn praĉelojn de la organismo kaj kreskigi ilin en vitro, t.e., laŭvorte transformi ilin en histojn de ajna tipo [2]. Tiel, regenera medicino moviĝis de teorio al praktiko, ĉar iĝis eble labori kun stamĉeloj en laboratoriokondiĉoj.

Stamĉeloj jam kontribuas al scienco - ne rekte kiel terapia metodo, sed implicite kiel maniero studi diversajn gravajn aspektojn. Ekzemple, rigardante ilin disvolviĝi en oston, nervon aŭ iujn aliajn ĉelojn, kuracistoj kaj sciencistoj pli bone komprenas kiel progresas heredaj malsanoj.

Krome, farmakologoj uzas stamĉelojn por testi novajn medikamentojn. Por ke homaj provoj komenciĝu, drogo devas esti pruvita sekura. Por fari tion oni uzas histojn devenintajn el stamĉeloj: ekz., nun eblas kreskigi nervajn ĉelojn por provi novan medikamenton kontraŭ neŭrologiaj malsanoj. Tiaj testoj povas malkaŝi pozitivajn aŭ malfavorajn efikojn anticipe kaj, en teorio, akceli hazardajn kontrolitajn provojn helpante eviti longajn kaj ŝarĝajn jurajn procedurojn. Tamen, ĉi tiu metodo restas pli multekosta ol tradicia, kvankam malrapida, aliĝo de kandidatoj.

Kial stamĉeloj ankoraŭ ne estas afero?

Malgraŭ elstaraj esplorrezultoj, kuracistoj aktive aplikas nur unu metodon de stamĉela terapio - osta medolo-transplantado por kuracado de sangokancero.

Multaj limoj malhelpas la sukcesojn de regenera medicino. Unu el ili estas neantaŭvidebleco: la esploristoj devas esti certaj, ke stamĉeloj transformiĝos en la histon, kiun ili planas akiri. Ankaŭ, kuracistoj devas lerni reguligi la disvolviĝon kaj multiplikon de stamĉeloj por malhelpi nekontrolitan dividon de ĉeloj, kiu kaŭzas malignajn tumorojn.

Krome, la imunsistemo povas ataki embriajn stamĉelojn konfuzante ilin kun invadantoj, dum moderna medicino mankas iloj por ĝustigi ĉi tiun imunreagon. Ni povas vidi la sekvojn de tio en reala tempo dum la COVID-19-pandemio, kun miloj da homoj mortantaj pro la agresema kaj senbrida imuna respondo, ne pro la rekta efiko de SARS-CoV-2.

Oni devas ankaŭ konsideri, ke nunaj teknologioj montras multajn kromefikojn. Pacientoj kun multobla sklerozo, kiuj ricevis stamĉelan traktadon, suferis de malaltaj trombocitoj kaj blankaj globuloj, infektoj kaj toksa hepata damaĝo [3].

Alia problemo estas la multekosta de ĉi tiu metodo. Unu sesio de la MS-kuracado listigita supre kostis 40 000 funtojn.

Fine, ekzistas alia limo, kiu ankoraŭ ne povas esti venkita kaj rilatas al teknologiaj kaj etikaj aferoj. La revolucia raporto de 1998, kiun mi menciis pli frue, deklaris la embrion, ke "pruntis" stamĉelojn al la esploristoj estis detruitaj. De la humanisma perspektivo, ni iras la maldikan linion inter "mortigi potencialan vivantan estaĵon por jam ekzistanta" kaj "simple manipulado per ĉeloj".

En 2006, japana esploristo Shinya Yamanaka proponis solvon al tiu dilemo: li evoluigis la tielnomitajn induktitajn Plurpotencajn Stamĉelojn (iPSC), fakte disponigante analogon al embriaj ĉeloj kiu estas bazita sur somataj ĉeloj de plenkreskaj personoj. En ĉi tiu kazo, ne necesas detrui embrion; pro ĉi tiu atingo, profesoro Yamanaka ricevis prave la Nobel-premion pri Fiziologio aŭ Medicino. Tamen, solvante unu problemon, ĉi tiu metodo fakte kaŭzis novan.

Sciencistoj trovis, ke iPSC-oj havas altan potencialon por kaŭzi tumorojn - kaj la risko de maligneco estas tro grava por komenci uzi ĉi tiujn ĉelojn por terapiaj celoj.

Tiel, la nura morale akceptebla metodo de uzado de embriaj stamĉeloj disponeblaj al ni nuntempe estas uzi ĉelojn de musembrioj - ĉi tiu teknologio estis provita kaj estas relative bone evoluinta, kvankam ĝi restas sufiĉe multekosta [4].

Kio estas la atingoj de stamĉela traktado?

Ni devas konfesi, ke nun, 40 jarojn post la malkovro de Martin Evans kaj 23 jarojn post la unuaj sukcesaj en vitro-stamĉelaj manipuladoj, reprodukta medicino ankoraŭ faras siajn bebpaŝojn. Estas multaj esplorprogramoj sed nur kelkaj teknologioj faris ĝin al "amasa produktado". Tamen eĉ ĉi tiuj mezaj rezultoj ŝajnas mirigaj.

Ekzemple, en 2016 teamo de sciencistoj el Grekio kaj Britio provis regeneri muskolajn histojn de infarktaj pacientoj transplantante miokardiajn ĉelojn, kiuj estis kreskigitaj en la laboratorio [5]. Kiel rezulto, kora kalozeco estis reduktita je 40%. Antaŭ tio, tiaj damaĝoj estis konsideritaj netrakteblaj. Tamen, nur 11 homoj partoprenis en la esplorado kaj ĉi tiu nombro estas tro malgranda por eltiri iujn firmajn konkludojn.

Sciencistoj iom post iom plibonigas la teknologiojn, kiujn ili efektivigas. Jen ekzemplo. La imunsistemo povas ataki la stamĉeltransplantaĵon, konfuzante ĝin kun fremda objekto. Tial kuracistoj laboras pri kulturado de ĉeloj, kiuj ne provokas imunan respondon. En 2020, esploristoj de Karolinska Institutet kaj St. Eric Eye Hospital (Svedio) trovis manieron plibonigi la produktadon de retinaj ĉeloj el embriaj stamĉeloj por trakti blindecon inter maljunaj pacientoj [6]. Ili sukcesis ŝanĝi la ĉelojn por ke ili povu kaŝi sin de la imunsistemo anstataŭ esti detruitaj de ĝi.

Alia promesplena teknologio implikas stamĉelojn jam ekzistantajn en la korpo. Dum eksperimento farita de esploristoj de la Universitato de Ilinojso, nanopartikloj kun molekuloj stimulantaj la agadon de stamĉeloj estis enkondukitaj al damaĝitaj muskoloj de ratoj [7]. Kiel rezulto, muskoloj resaniĝis pli rapide kaj la bestoj povis marŝi pli longajn distancojn, kompare kun tradicia traktado.

Sendependaj kazoj ankaŭ estis grandega sukceso. En 2019, japanaj kuracistoj, por la unua fojo en la historio, transplantis hepatocitojn kreskigitajn de homaj embriaj stamĉeloj al ses-taga bebo: la hepato de la infano ne havis la enzimon, kiu transformas nitrogenajn disrompajn produktojn en ureon. Tiel, malofta denaska malsano estis blokita [8]. Sciencistoj opinias, ke la transplantado de stamĉelaj hepatocitoj, kun sia efikeco kaj sekureco provita de ĉi tiu kazo, povas esti aplikata estonte ne nur por trakti denaskajn ureajn ciklomalsanojn sed ankaŭ por helpi pacientojn, kiuj bezonas atendi hepatan donacanton.

Unu jaron antaŭe, en 2018, la sciencistoj fakte kreskigis homan koron el iPSC-oj. Ili kulturis kuntiriĝan miokardian histon, kun ĝiaj trajtoj (gena esprimo, strukturo, ktp.) identaj al la funkcianta korhisto de plenkreskulo [9]. Kvankam estas neeble transplanti ĉi tiun "artefaritan koron" al paciento, la eksperimento montriĝis utila por provi novajn drogojn.

En 2020, 13 pacientoj kun mjelaj vundoj ricevis eksperimentan terapion, kiu implikis stamĉelojn. Pro la vundoj, ili suferis tiajn neŭrologiajn simptomojn kiel perdo de motora funkcio kaj korpa sentemo, misfunkcio de intesto kaj veziko, ktp. Ĉiuj pacientoj ricevis intravejne plurajn dozojn de mezenkimaj stamĉeloj (multipotentaj ĉeloj kapablaj transformiĝi en diversajn ĉeltipojn inkluzive de neŭronoj).) kulturitaj el sia propra medolo. 12 el 13 partoprenantoj montris signifan plibonigon en la sekvaj ses monatoj - kaj ĉi tiuj rezultoj estas ege kuraĝigaj [10].

Eksperimentoj pri ratoj faritaj de svedaj esploristoj kondukis al eĉ pli impona rezulto: la sciencistoj atingis la postbatan reakiron de la neŭronoj de bestoj uzante iPSCojn. Por fari tion, ili reprogramis homajn haŭtajn ĉelojn kaj la sintezitaj neŭronoj rapide adaptiĝis al la neŭrala sistemo. Ses monatojn post la transplantado, ĉiuj signoj de cerba damaĝo kaŭzita de la bato malaperis kaj la ratoj reakiris siajn movajn funkciojn kaj sentemon al la tuŝo [11]. Tamen, la efiko al la "personeco" de testsubjektoj ne povas esti taksita - ĉi tio povas iĝi grava limo por fari tiajn eblajn "transplantaĵojn" sur homoj.

Resume, preskaŭ ĉiusemajne nova artikolo pri sukcesa esploro pri stamĉeloj troviĝas en sciencaj revuoj. Tamen ĉiuj ĉi eksperimentoj ne proksimigas nin al venko super iu ajn severa malsano aŭ almenaŭ pruvas, ke regenera medicino atingas novan nivelon. Kio do estas la afero?

Kiajn defiojn alfrontas regenera medicino?

1. La merkato de stamĉeloj atingis 14,7 miliardojn da dolaroj en 2020 kaj laŭtakse kreskos ĝis 26,4 miliardoj ĝis 2026. Alivorte, ĝi estas antaŭvidita duobliĝi en la venontaj kvin jaroj. Ĉi tio estas tre favora prognozo kaj investantoj stokas akciojn de stamĉelaj esplorfirmaoj, akcelante sian valoron kaj vastigante la merkaton.

Ĉu vi komprenas, kion mi volas diri? La kredo je stamĉeloj kaj ilia kapablo solvi preskaŭ ajnan medicinan problemon transformis ĉi tiun merkaton en veziko, kiu povas krevi en ajna momento, malŝparante ĉi tiujn troajn investojn. Kio estas pli malbona, ĉi tiu krizo suspendos daŭran medicinan esploradon, eble malhelpante Tiun, kiu povus doni al ni vere efikan kaj skaleblan teknologion por trakti kanceron aŭ kardiovaskulajn malsanojn.

Merkataj ludantoj, investantoj kaj esploristoj de stamĉeloj mem devus malaltigi siajn atendojn por ke la veziko ĉesu kreski nur pro grandaj esperoj. La valoro de akcioj kaj investoj devas kreski laŭ realaj malkovroj kaj sukcesoj - tio estos pli utila por la scienco ol iu ajn eksplodo kaŭzita de senbaza atento. Jen kio okazis al la revolucia CRISPR-Cas-teknologio: de la perspektivo de granda komerco, ĝi venis el nenie; tamen nun ĝi vere ŝanĝas la mondon.

2. La stamĉela industrio (kaj investantoj kaj esploristoj) devas koncentriĝi pri la COVID-19-pandemio. Iuj studoj jam provas batali COVID-19 per iPSC-teknologioj; tamen eĉ se ili malsukcesas (ni ne havas efikajn medikamentojn kontraŭ diversaj virusoj kaj estas malprobable ke ni ricevos tiujn, kiuj traktas SARS-CoV-2), necesas kapti la momenton.

Ĉi tio povas soni tro kalkulita aŭ cinika, sed la atento de registaroj, entreprenoj kaj publiko al la sanindustrio ne ĉiam estos tiel alta kiel ĝi estis dum la pandemio. Nun estas la ĝusta momento por altiri monon, teknologiojn kaj homajn rimedojn - meze de la 2020-aj jaroj, se COVID-19 estas regata, ili povas esti sukcese "translokitaj" al aliaj areoj de medicino.

3. Nepras utiligi informajn teknologiojn. Eksperimentoj sur musoj estas nekapablaj rapide taksi diversajn mekanismojn de stamĉelfunkciado, precipe pro la rigidaj etikaj restriktoj sur homa testado. La sukcesoj kaj atingoj, kiujn mi menciis en ĉi tiu artikolo, same kiel miloj da aliaj, estas nur guto en la oceano kompare kun tio, kio necesas por helpi regeneran medicinon evolui al plene funkcianta disciplino.

Nuntempaj komputilaj modeloj ofertas unikajn ŝancojn por in silico-esplorado - teknike, ni jam havas fidindajn "virtualajn pacientojn" por testi eĉ tiajn kompleksajn metodojn kiel ĉela "reprogramado". "Virtualaj klinikaj provoj" forigas etikajn limojn kaj ebligas la rapidan kolekton de datumoj disponeblaj al sciencistoj el la tuta mondo, kiuj faras similajn studojn. Ne necesas forigi klasikajn esplormetodojn, tamen disvastiĝintaj en silico-teknologioj povas akceli stamĉelesploradon plurfoje.

4. Eĉ antaŭ ol Dolly la ŝafo naskiĝis, homoj diskutis pri la moralaj aspektoj de klonado de vivantaj estaĵoj, precipe de homoj. Nuntempe, laŭleĝaj limigoj al tiaj proceduroj estas truditaj en multaj landoj, dum reguligo de stamĉeloj ankoraŭ estas en sia embria stadio - sen reprogramado videbla.

Specialistoj el diversaj industrioj - sanservo, juro, IT, farmacio kaj fundamenta scienco inkluzive de homscienco (ekz., esploristoj pri moralo, etiko kaj filozofiaj nocioj de la cifereca epoko) - devas kunigi siajn klopodojn kaj starigi la taŭgajn regulojn de ĉi tiu ludo. Kiuj stamĉeloj povas esti uzataj kaj en kiuj situacioj? Kiuj "reprogramado" tipoj estas akcepteblaj kaj kiuj ne? Kio estas la moralaj limoj de klinikaj provoj kaj terapio engaĝanta stamĉelojn? Multaj demandoj ankoraŭ bezonas respondadon - kaj provizi ĉi tiujn respondojn en kodoj kaj gvidlinioj.

Por vere fari stamĉelojn kaj regeneran medicinon la sekvan grandan aferon, anstataŭ iĝi nur alia moda tendenco aŭ merkata veziko, ni devas ellabori ĉi tion. Kaj ni devas fari ĝin kune.

Malgarantio: La opinioj kaj opinioj esprimitaj de la kontribuanto estas tiuj de la aŭtoroj kaj ne nepre reflektas la oficialan politikon aŭ pozicion de IBTimes.com

Pri la Aŭtoro

Rustam Gilfanov estas IT-entreprenisto kaj projektpartnero de la LongeVC-fonduso.

Referencoj:

1. Evans MJ, Kaufman MH. Establado en kulturo de plurpotencaj ĉeloj de musembrioj. Naturo. 1981 jul 9;292(5819):154-6. doi: 10.1038/292154a0. PMID: 7242681.

2. Thomson JA, Itskovitz-Eldor J, Shapiro SS, Waknitz MA, Swiergiel JJ, Marshall VS, Jones JM. Embriaj stamĉellinioj derivitaj de homaj blastocistoj. Scienco. 1998 Nov 6;282(5391):1145-7. doi: 10.1126/science.282.5391.1145. Eraro en: Science 1998 Dec 4;282(5395):1827. PMID: 9804556.

3. Atkins HL, Bowman M, Allan D, Anstee G, Arnold DL, Bar-Or A, Bence-Bruckler I, Birch P, Bredeson C, Chen J, Fergusson D, Halpenny M, Hamelin L, Huebsch L, Hutton B, Laneuville P, Lapierre Y, Lee H, Martin L, McDiarmid S, O'Connor P, Ramsay T, Sabloff M, Walker L, Freedman MS. Immunoablacio kaj aŭtologa hemopoieta stamĉeltransplantado por agresema multloka sklerozo: multcentra unugrupa fazo 2 testo. Lanceto. 2016 Aŭg 6;388(10044):576-85. doi: 10.1016/S0140-6736(16)30169-6. Epub 2016 Jun 9. PMID: 27291994.

4. Mascetti VL, Pedersen RA. Hom-musa ĥimerismo validigas la plurpotencon de homa stamĉelo. Ĉelo Stam Cell. 2016 Jan 7;18(1):67-72. doi: 10.1016/j.stem.2015.11.017. Epub 2015 Dec 17. PMID: 26712580; PMCID: PMC4712187.

5. Anastasiadis K, Antonitsis P, Westaby S, Reginald A, Sultan S, Doumas A, Efthimiadis G, Evans MJ. Enplantado de Nova Alogena Mezenkima Antaŭĉelo-Tipo en Pacientoj kun Iskemia Kardiomiopatio Submetanta Koronan Arterian Pretervojon Greftadon: Open Label Phase IIa Trial. J Cardiovasc Transl Res. 2016 Jun;9(3):202-213. doi: 10.1007/s12265-016-9686-0. Epub 2016 Apr 1. Eraro en: J Cardiovasc Transl Res. 2021 Jun;14(3):587-588. PMID: 27037806.

6. Plaza Reyes A, Petrus-Reurer S, Padrell Sánchez S, Kumar P, Douagi I, Bartuma H, Aronsson M, Westman S, Lardner E, André H, Falk A, Nandrot EF, Kvanta A, Lanner F. Identigo de ĉelaj surfacsignoj kaj establado de monotavola diferencigo al retina pigmentaj epiteliĉeloj. Nat Commun. 2020 Mar 30;11(1):1609. doi: 10.1038/s41467-020-15326-5. Eraro en: Nat Commun. 2020 majo 6;11(1):2346. Eraro en: Nat Commun. 2020 jul 9;11(1):3504. PMID: 32231223; PMCID: PMC7105463.

7. Leong J, Hong YT, Wu YF, Ko E, Dvoretskiy S, Teo JY, Kim BS, Kim K, Jeon H, Boppart M, Yang YY, Kong H. Surface Tethering of Inflammation-Modulatory Nanostimulators to Stem Cells for Ischemic Muskola Riparo. ACS Nano. 2020 la 26-an de majo;14(5):5298-5313. doi: 10.1021/acsnano.9b04926. Epub 2020 Apr 13. PMID: 32243129; PMCID: PMC8274413.

8.

9. Ronaldson-Bouchard K, Ma SP, Yeager K, Chen T, Song L, Sirabella D, Morikawa K, Teles D, Yazawa M, Vunjak-Novakovic G. Progresinta maturiĝo de homa korhisto kreskigita de pluripotentaj stamĉeloj. Naturo. 2018 Apr;556(7700):239-243. doi: 10.1038/s41586-018-0016-3. Epub 2018 Apr 4. Eraro en: Naturo. 2019 Aŭg;572(7769):E16-E17. PMID: 29618819; PMCID: PMC5895513.

10. Honmou O, Yamashita T, Morita T, Oshigiri T, Hirota R, Iyama S, Kato J, Sasaki Y, Ishiai S, Ito YM, Namioka A, Namioka T, Nakazaki M, Kataoka-Sasaki Y, Onodera R, Oka S, Sasaki M, Waxman SG, Kocsis JD. Envejna infuzaĵo de aŭtomata serum-vastigita aŭtologoj mezenkimaj stamĉeloj en mjelaj vunditaj pacientoj: 13 kazserio. Clin Neurol Neurosurg. 2021 Apr;203:106565. doi: 10.1016/j.clineuro.2021.106565. Epub 2021 Feb 18. PMID: 33667953.

11. S. Palma-Tortosa, D. Tornero, M. Grønning Hansen, E. Monni, M. Hajy, S. Kartsivadze, S. Aktay, O. Tsupykov, M. Parmar, K. Deisseroth, k.a. Agado en greftitaj homaj iPS ĉel-derivitaj kortikalaj neŭronoj integritaj en bat-lezita ratcerbo reguligas movan konduton. Proc Natl Acad Sci U S A, 117 (2020), pp 9094-9100

Populara laŭ temo