Αυτόν τον μήνα είδε το φως της δημοσιότητας μια άκρως σημαντική μελέτη, η οποία δίνει ελπίδα στα χρόνια που έρχονται να χαρίσει σε πολλά ζευγάρια με προβλήματα γονιμότητας τη χαρά τού να βιώσουν εκείνους τους μοναδικούς εννέα μήνες που σηματοδοτούν την έναρξη μιας νέας ζωής.

Η μελέτη που δημοσιεύθηκε στις αρχές Αυγούστου στο έγκριτο επιστημονικό περιοδικό «Cell» πήρε... σάρκα και οστά στην Ιαπωνία και συγκεκριμένα στο εργαστήριο του καθηγητή Μιτινόρι Σαΐτου και της ομάδας του από το Τμήμα Ανατομίας και Κυτταρικής Βιολογίας του Πανεπιστημίου του Κιότο. Ιδού τι «γέννησε» (κυριολεκτικώς και μεταφορικώς) το επιστημονικό μυαλό: σπέρμα ποντικού που αναπτύχθηκε (ως κάποιο στάδιο) στο εργαστήριο και το οποίο όχι μόνο αποδείχθηκε λειτουργικό, αλλά οδήγησε και στη γέννηση υγιέστατων και πλήρως γόνιμων απογόνων! Και μπορεί, όπως προειδοποιεί μέσω του «Βήματος» ο «πατέρας» του επιτεύγματος καθηγητής Σαΐτου ο δρόμος από τον ποντικό ως τον άνθρωπο να είναι μακρός, ωστόσο, όπως συνηθίζουμε να λέμε, η (καλή) αρχή είναι το ήμισυ του παντός. Ας δούμε αναλυτικά το... ήμισυ που πέτυχαν οι ιάπωνες ερευνητές περιμένοντας στο μέλλον να γίνει πραγματικότητα το άλλο μισό, που θα προσφέρει την ολοκλήρωση σε άνδρες οι οποίοι επιθυμούν την πατρότητα αλλά η φύση τούς την αρνείται - μια ολοκλήρωση που θα έρθει με τον... πελαργό της επιστήμης.

Ιδού πώς συνετελέσθη το επιστημονικό «θαύμα» εργαστηρίου. Όπως αναφέρει το Βήμα, οι ερευνητές από το Κιότο κατάφεραν αρχικώς με χρήση ειδικών αυξητικών παραγόντων και άλλων χημικών που ελέγχουν την κυτταρική ανάπτυξη και διαφοροποίηση να μετατρέψουν εμβρυϊκά βλαστικά κύτταρα ποντικών σε κύτταρα που έμοιαζαν με επιβλαστικά (τα επιβλαστικά κύτταρα εντοπίζονται στα έμβρυα των θηλαστικών όταν εκείνα βρίσκονται σε πρώιμο στάδιο ανάπτυξης και μπορούν να μετατραπούν με φυσικό τρόπο στον οργανισμό σε αρχέγονα γεννητικά κύτταρα, δηλαδή τόσο σε κύτταρα που μπορούν να δώσουν σπέρμα όσο και σε κύτταρα από τα οποία μπορούν να δημιουργηθούν ωάρια).

 

Σπερματοζωάρια εργαστηρίου

Στη συνέχεια οι ειδικοί βασίστηκαν σε προηγούμενη μελέτη τους που είχε δημοσιευθεί το 2009 και από την οποία, όπως εξηγεί ο καθηγητής Σαΐτου, είχε προκύψει ένα πρωτόκολλο των βημάτων που πρέπει να ακολουθηθούν στο εργαστήριο προκειμένου να επιτευχθεί in vitro η μετατροπή των επιβλαστικών κυττάρων σε αρχέγονα σπερματοκύτταρα. «Πρόκειται για τεχνικές που μιμούνται τις φυσικές διεργασίες οι οποίες συντελούνται στον οργανισμό. Αναπαράγουμε ουσιαστικώς τις διαδικασίες σηματοδότησης βάσει των οποίων γίνεται η διαφοροποίηση των κυττάρων». Αυτό το copy-paste φάνηκε να έχει επιτυχία αφού εγένετο... πρώιμο σπέρμα στο εργαστήριο. Τα αρχέγονα σπερματοκύτταρα που προέκυψαν μεταμοσχεύθηκαν στους όρχεις αρσενικών ποντικών ηλικίας επτά ημερών που ήταν στείροι και δεν μπορούσαν να παραγάγουν σπέρμα. Μετά τη μεταμόσχευση τα πειραματόζωα άρχισαν να παράγουν σπέρμα που φαινόταν πλήρως φυσιολογικό.

Το επόμενο βήμα ήταν η γονιμοποίηση ωαρίων στο εργαστήριο με χρήση του σπέρματος η ζωή του οποίου ξεκίνησε στον δοκιμαστικό σωλήνα και ολοκληρώθηκε στον οργανισμό των αρσενικών πειραματοζώων. Οι ειδικοί δημιούργησαν 214 έμβρυα τα οποία εμφυτεύθηκαν σε διαφορετικά θηλυκά ποντίκια. Τελικώς ήλθαν στη ζωή 65 υγιέστατα μικρά - τόσο θηλυκά όσο και αρσενικά -, τα οποία μάλιστα ήταν γόνιμα. Ο καθηγητής αναφέρει ότι οι απόγονοι που γεννήθηκαν με το εν μέρει «τεχνητό» σπέρμα ζουν εδώ και περισσότερο από έναν χρόνο χωρίς προβλήματα. «Απέκτησαν τα δικά τους μικρά, τα οποία είναι επίσης υγιή». Οσο για τα ποσοστά επιτυχίας της διαδικασίας, σύμφωνα με τον ειδικό, είναι συγκρίσιμα με εκείνα της σπερματέγχυσης.

Δεν είναι η πρώτη φορά που οι επιστήμονες δημιουργούν σπέρμα στο εργαστήριο. Είναι όμως η πρώτη φορά που με χρήση του σπέρματος εργαστηρίου έρχονται στον κόσμο απόγονοι χωρίς προβλήματα υγείας, οι οποίοι είναι σε θέση να αποκτήσουν τα δικά τους τέκνα. Για τον λόγο αυτόν άλλωστε και η μελέτη του καθηγητή Σαΐτου και της ομάδας του θεωρήθηκε το μεγαλύτερο ως σήμερα άλμα στο πεδίο της έρευνας για την αποκατάσταση της γονιμότητας. Ρωτήσαμε τον ίδιο τον καθηγητή γιατί η ομάδα του τα κατάφερε, ενώ άλλες όχι. «Στις προηγούμενες προσπάθειες συναδέλφων η διαφοροποίηση των κυττάρων γινόταν υπό όχι τόσο καλά προσδιορισμένες συνθήκες. Μέσω αυτών των σε μεγάλο βαθμό τυχαίων διαφοροποιήσεων καθίστατο δυνατή η έκφραση ορισμένων δεικτών των αρχέγονων σπερματοκυττάρων, αλλά όχι πάντα και όχι σε όλα τα κύτταρα. Παράλληλα οι μελέτες εκείνες είχαν μεγαλύτερη επιτυχία σε συνθήκες in vitro, όχι όμως και στα in vivo πειράματα. Στη δική μας περίπτωση η δημιουργία των σπερματοκυττάρων ήλθε έπειτα από μία δεκαετία αναλυτικών μελετών, στο πλαίσιο των οποίων παρακολουθήσαμε στενά όλες τις φυσικές διεργασίες που συντελούνται για την παραγωγή των σπερματοκυττάρων και τις αντιγράψαμε. Αυτή η βήμα-βήμα αναπαραγωγή στο εργαστήριο των όσων συμβαίνουν στον οργανισμό έφερε και το αποτέλεσμα». Η μεγάλη επόμενη πρόκληση για την ομάδα από το Κιότο είναι τώρα, διά στόματος του επικεφαλής της, η ακόμη καλύτερη κατανόηση των μηχανισμών που οδηγούν στη δημιουργία όχι μόνο σπέρματος, αλλά και ωαρίων.

 

Επόμενος στόχος τα ωάρια

Το κεφάλαιο «ωάρια» απασχολεί επίσης θερμά τον καθηγητή Σαΐτου, ο οποίος αναφέρει, χωρίς να θέλει να αποκαλύψει λεπτομέρειες, ότι ήδη διεξάγει πειράματα για την παραγωγή και των θηλυκών γεννητικών κυττάρων ποντικών στο εργαστήριο. Ωστόσο, όπως διευκρινίζει, τα ωάρια αποτελούν μια πολύ πιο «δύστροπη» περίπτωση σε σύγκριση με το σπέρμα. «Παρ' ότι τα αρχέγονα γεννητικά κύτταρα μπορούν να μετατραπούν τόσο σε σπερματοκύτταρα όσο και σε ωάρια, η διαδικασία που ακολουθείται για τη δημιουργία των ωαρίων είναι πολύ διαφορετική και δύσκολη. Συγχρόνως, δεν έχει ακόμη βρεθεί ο τρόπος για την εμφύτευση των ωαρίων που θα προκύψουν από τις μελέτες μας στις ωοθήκες. Το σπέρμα εργαστηρίου είναι εύκολο να μεταμοσχευθεί στους όρχεις, οι ωοθήκες ωστόσο περιβάλλονται από μια μεμβράνη την οποία δεν ξέρουμε πώς, τουλάχιστον μέχρι στιγμής, να διαπεράσουμε για να μεταμοσχεύσουμε τα ωάρια στα πειραματόζωα. Αναζητούμε πάντως τρόπους».

Μπορεί όλα όσα σας έχουμε αναφέρει μέχρι στιγμής να αφορούν ποντίκια, ο απώτερος στόχος των ερευνών όμως είναι βέβαια ο άνθρωπος. Το ερώτημα σχετικά με το πότε το σπέρμα εργαστηρίου θα μπορούσε να χαρίσει χαμόγελα σε εκατομμύρια άνδρες με προβλήματα γονιμότητας, είναι εύλογο. Και από την πλευρά του ο καθηγητής είναι σαφής: «Πρέπει να τονίσω ότι η έρευνα αυτή είναι πρώιμη και απαιτείται ακόμη πολλή δουλειά ώσπου να φθάσουμε στην εφαρμογή της σε ανθρώπους. Εκτιμώ πάντως ότι σε δέκα χρόνια από τώρα ίσως θα έχουμε καταφέρει να παραγάγουμε ανθρώπινο σπέρμα στο εργαστήριο, δεν μπορώ όμως να προβλέψω αν αυτό το σπέρμα θα μπορεί να χρησιμοποιηθεί θεραπευτικά. Τα εμπόδια που έχουμε να ξεπεράσουμε είναι πολλά, επιστημονικά αλλά και ηθικά».

Τα ηθικά εμπόδια θα κληθεί να τα αντιμετωπίσει εν ευθέτω χρόνω η επιστήμη σε συνδυασμό με την κοινωνία, όπως συμβαίνει με όλες τις καινοτομίες της επιστήμης. Ωσπου να συμβεί αυτό όμως οι επιστημονικές συμπληγάδες είναι μεγάλες. Προκειμένου να μεταφερθεί αυτού του είδους η έρευνα στον άνθρωπο, τα κύτταρα που θα χρησιμοποιηθούν δεν είναι δυνατόν να είναι εμβρυϊκά βλαστικά, αφού οι ενήλικοι δεν διαθέτουν τέτοια. Η λύση λοιπόν θα ήταν η χρήση ενήλικων κυττάρων - πιθανώς του δέρματος - και ο επαναπρογραμματισμός τους ώστε να αποκτήσουν τις ιδιότητες των εμβρυϊκών βλαστοκυττάρων (κύτταρα iPS). Πρόκειται για μια μέθοδο πολλά υποσχόμενη, η οποία όμως, τουλάχιστον μέχρι στιγμής, συνδέεται με σοβαρούς περιορισμούς. Και αυτό διότι για τον επαναπρογραμματισμό χρησιμοποιούνται ιοί ως οχήματα μεταφοράς των κατάλληλων γονιδίων εντός των κυττάρων, οι οποίοι όμως έχουν συνδεθεί με κινδύνους όπως η καρκινογένεση. Τους κινδύνους αυτούς επιβεβαιώνουν και πειράματα του καθηγητή Σαΐτου σε ποντίκια: όταν η ομάδα από το Κιότο χρησιμοποίησε κύτταρα iPS για τη δημιουργία σπέρματος, το 20% των απογόνων που προέκυψαν πέθανε πρόωρα, κυρίως εξαιτίας καρκινικών όγκων. Ο ερευνητής είναι πάντως αισιόδοξος. Οπως λέει, «το πεδίο του επαναπρογραμματισμού εμφανίζει συνεχείς βελτιώσεις και ήδη έχουν αναπτυχθεί κάποιες εναλλακτικές μέθοδοι στις οποίες δεν γίνεται χρήση ιών. Σχεδιάζουμε μέσα στα επόμενα χρόνια να συνεργαστούμε με ομάδες που ειδικεύονται στον επαναπρογραμματισμό προκειμένου να ενώσουμε τις δυνάμεις μας για να δημιουργήσουμε μια ημέρα υγιές και ασφαλές ανθρώπινο σπέρμα στο εργαστήριο. Δεν θέλω να δίνω πάντως πρώιμες ψεύτικες ελπίδες. Κάτι τέτοιο θα αργήσει να συμβεί».

Το σίγουρο είναι ότι, όταν η επιστήμη κάνει τα σωστά βήματα, αργά ή γρήγορα οι επιτυχίες έρχονται και μαζί τους πιθανότατα μια ημέρα να έρθουν και παιδικά γέλια σε σπίτια κάποιων ζευγαριών που πίστευαν ότι δεν θα τα άκουγαν ποτέ.

 

ΟΙ ΠΡΟΗΓΟΥΜΕΝΕΣ ΠΡΟΣΠΑΘΕΙΕΣ «ΓΕΝΝΗΣΗΣ» ΣΠΕΡΜΑΤΟΣ ΣΤΟ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ

Οι επιστήμονες προσπαθούν επί έτη να δημιουργήσουν σπέρμα αλλά και ωάρια στο εργαστήριο, ωστόσο οι ως σήμερα προσπάθειες είχαν περιορισμένη επιτυχία.

Τον Μάιο του 2003 ερευνητές του Πανεπιστημίου της Πενσιλβάνια πέτυχαν να δημιουργήσουν ωάρια με χρήση εμβρυϊκών βλαστικών κυττάρων ποντικών _ έμειναν μάλιστα έκπληκτοι όταν είδαν ότι τα ωάρια μπορούσαν να δημιουργηθούν τόσο από αρσενικά όσο και από θηλυκά εμβρυϊκά βλαστικά κύτταρα.

Τον Σεπτέμβριο της ίδιας χρονιάς ειδικοί από το Ινστιτούτο Επιστημών Ζωής Mitsubishi Kagaku στην Ιαπωνία ανέφεραν με δημοσίευσή τους στην επιθεώρηση «Proceedings of the National Academy of Sciences» ότι μετέτρεψαν εμβρυϊκά βλαστικά κύτταρα ποντικών σε σπερματοκύτταρα στο εργαστήριο _ ήταν η πρώτη φορά που αυτά τα εξειδικευμένα κύτταρα καλλιεργήθηκαν σε εργαστηριακές συνθήκες.

Το 2003 αποδείχθηκε μια άκρως... γόνιμη χρονιά: προτού εκπνεύσει, μια άλλη ομάδα, από την Ιατρική Σχολή του Χάρβαρντ αυτή τη φορά, πήγε τη δημιουργία σπέρματος εργαστηρίου ένα βήμα πιο πέρα. Σύμφωνα με δημοσίευση στην επιθεώρηση «Nature», οι ειδικοί πέτυχαν να μετατρέψουν εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα ποντικών σε αρχέγονα σπερματοκύτταρα και στη συνέχεια γονιμοποίησαν ωάρια με χρήση αυτών των σπερματοκυττάρων.

Ωστόσο όλες αυτές οι προσπάθειες, αν και φιλόδοξες, δεν έφθασαν στο ζητούμενο, στη γέννηση δηλαδή απογόνων. Αυτό ακριβώς πέτυχαν για πρώτη φορά ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Γκέτινγκεν στη Γερμανία το 2006. Παρήγαγαν αρχικώς σπέρμα από εμβρυϊκά βλαστικά κύτταρα και στη συνέχεια με χρήση αυτού του σπέρματος γεννήθηκαν έξι ποντικάκια. Και αυτή η προσπάθεια είχε όμως σημαντικά μειονεκτήματα: τα ζώα εμφάνισαν σοβαρές γενετικές ανωμαλίες και πέθαναν σε σύντομο χρονικό διάστημα (κάτι που δεν συνέβη στα ζώα που «γέννησαν» οι επιστήμονες από το Κιότο).

Το 2009 ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Νιούκαστλ τράβηξαν επάνω τους τα φώτα της δημοσιότητας ανακοινώνοντας τη δημιουργία για πρώτη φορά όχι «ποντικίσιου» αλλά ανθρώπινου σπέρματος στον... δοκιμαστικό σωλήνα. Λίγες εβδομάδες αργότερα όμως η μελέτη τους αποσύρθηκε λόγω κατηγοριών για παρουσίαση ψευδών στοιχείων.