Την ευκαιρία να δουν από κοντά μια κυτταρική θεραπεία εν τη γενέσει της είχαν έλληνες δημοσιογράφοι που βρέθηκαν στο Κέιμπριτζ της Βρετανίας την εβδομάδα που πέρασε. Προσκεκλημένοι της φαρμακευτικής εταιρείας Pfizer, υπήρξαμε οι πρώτοι επισκέπτες της μικρής σε μέγεθος, αλλά μεγάλης σε δυνατότητες, θυγατρικής εταιρείας Neusentis. Στόχος της Neusentis είναι η έρευνα για την ανάπτυξη θεραπειών για άλυτα ιατρικά προβλήματα σε συνεργασία με ανεξάρτητους ερευνητές. Εξ ου και η απόφαση για την εγκατάστασή της πριν από λίγους μήνες στα περίχωρα της φημισμένης «πανεπιστημιούπολης».

Το εντυπωσιακότερο ίσως από αυτά που είδαμε κατά τη διάρκεια του πρωινού που περάσαμε στα γραφεία και στα εργαστήρια της Neusentis ήταν η ανάπτυξη ενός επιθέματος για τη θεραπεία της εκφύλισης της ωχράς κηλίδας. Πρόκειται για τη νόσο στην οποία οφείλεται κατά κύριο λόγο η τύφλωση των ηλικιωμένων και η οποία, παρά κάποιες προόδους, δεν αντιμετωπίζεται αποτελεσματικά. Αν τα πράγματα πάνε κατ' ευχήν, το επίθεμα της Pfizer και της Neusentis θα έλθει να προστεθεί στις μετρημένες στα δάχτυλα του ενός χεριού θεραπείες που δείχνουν ότι η αναγεννητική ιατρική θα είναι όντως η ιατρική του μέλλοντος.

Η ώρα των επιθεμάτων

Με τον όρο αναγεννητική ιατρική οι επιστήμονες περιγράφουν το πεδίο που ειδικεύεται στην ανάπτυξη κυτταρικών θεραπειών για την αποκατάσταση ή και αντικατάσταση ιστών και οργάνων. Στόχος είναι να αποκατασταθεί ή να ενισχυθεί η βιολογική λειτουργία που έχει απολεσθεί εξαιτίας συγγενών ανωμαλιών, τραυματισμών, ασθενειών ή του γήρατος. Προφανώς πρόκειται για ένα διεπιστημονικό πεδίο, καθώς για την επίτευξη των στόχων του απαιτείται η συνεργασία επιστημόνων, όπως βιολόγοι, βιοπληροφορικοί, μηχανολόγοι μηχανικοί, ειδικοί της επιστήμης των υλικών...

Οι ειδικοί της Pfizer και της Neusentis είναι μοριακοί και κυτταρικοί βιολόγοι και αν η συνεργασία τους με οφθλμιάτρους του Πανεπιστημιακού Κολλεγίου του Λονδίνου (USL) είναι επιτυχής, το προϊόν της θα είναι επιθέματα διαφοροποιημένων κυττάρων, τα οποία θα έχουν προέλθει από βλαστικά κύτταρα. Τα επιθέματα θα είναι στην ουσία μοσχεύματα που θα τοποθετούνται στην κατάλληλη θέση του αμφιβληστροειδούς προκειμένου να αποκαταστήσουν την όραση των ατόμων που πάσχουν από εκφύλιση της ωχράς κηλίδας.


Τί είναι η εκφύλιση ωχράς κηλίδας

Η ωχρά κηλίδα είναι μια περιοχή του αμφιβληστροειδούς χιτώνα του ματιού. Αποτελεί το σημείο της ευκρινούς όρασης. Με άλλα λόγια, είναι η περιοχή του αμφιβληστροειδούς με την οποία βλέπουμε συγκριτικά καλύτερα. Η γεροντική εκφύλιση είναι μία από τις πολλές παθήσεις της ωχράς κηλίδας. Στον δυτικό κόσμο αποτελεί τη σημαντικότερη αιτία τύφλωσης ατόμων ηλικίας άνω των 50 ετών. Ο αριθμός των νέων περιστατικών γεροντικής εκφύλισης της ωχράς κηλίδας στον ελλαδικό χώρο ανέρχεται περίπου σε 10.000 ετησίως! Καθώς η συχνότητα εμφάνισής της αυξάνεται προϊούσης της ηλικίας, ο συνολικός αριθμός κρουσμάτων αναμένεται να τριπλασιαστεί παγκοσμίως τα επόμενα 25 χρόνια παράλληλα με την αύξηση του προσδόκιμου ζωής.

Η γεροντική εκφύλιση της ωχράς κηλίδας παρουσιάζει ποικιλομορφία στην εμφάνιση και στη βαρύτητα. Η σοβαρότερη μορφή με τη χειρότερη πρόγνωση είναι η υγρά ή εξιδρωματική, που καταλήγει σε απώλεια της κεντρικής όρασης στο 90% των ασθενών άνω των 65 ετών. Ειδικότερα η εξιδρωματική μορφή της γεροντικής εκφύλισης της ωχράς κηλίδας χαρακτηρίζεται από τη δημιουργία μιας παθολογικής αγγειακής μεμβράνης στην περιοχή της ωχράς κηλίδας. Η μεμβράνη αυτή καταλήγει σε αιμορραγία, αναπτύσσει στη συνέχεια ουλή και σε προχωρημένο στάδιο επέρχεται απώλεια της όρασης.

Η δημιουργία ουλώδους ιστού και η καταστροφή του μελάγχρου επιθηλίου του αμφιβληστροειδούς (της μονοστιβάδας κυττάρων που επιστρώνει τον αμφιβληστροειδή και βρίσκεται σε άμεση επαφή με τα ραβδία και τα κωνία, τους φωτοϋποδοχείς του ματιού) είναι κομβικής σημασίας για την εξέλιξη της νόσου.

Η ιδέα της αντικατάστασης

Θα μπορούσαμε άραγε να αντιμετωπίσουμε τη νόσο αν αντικαθιστούσαμε το κατεστραμμένο μελάγχρουν επιθήλιο του αμφιβληστροειδούς με ένα υγιές; Αυτό ήταν το ερώτημα που έθεσαν στον εαυτό τους βρετανοί οφθαλμολόγοι του Πανεπιστημιακού Κολεγίου του Λονδίνου στις αρχές της περασμένης δεκαετίας. Εχοντας δοκιμάσει την τεχνική τους σε προκλινικά μοντέλα και έχοντας λάβει τις κατάλληλες άδειες, οι βρετανοί οφθαλμολόγοι πραγματοποίησαν 40 χειρουργικές επεμβάσεις σε ισάριθμους ασθενείς με εκφύλιση της ωχράς κηλίδας.

Οι επεμβάσεις περιελάμβαναν την απομάκρυνση του κατεστραμμένου μελάγχρου επιθηλίου του αμφιβληστροειδούς στην θέση της ωχράς κηλίδας και την αντικατάστασή του με άλλο το οποίο λαμβανόταν από απομακρυσμένη περιοχή του αμφιβληστροειδούς του ιδίου ασθενούς. Σύμφωνα με πρόσφατο άρθρο των βρετανών οφθαλμολόγων στην επιθεώρηση British Journal of Ophthalmology, τρία χρόνια μετά την επέμβαση, το 25% των ασθενών που υποβλήθηκε σε αυτή διατηρούσε την οπτική ικανότητα που είχε αποκτήσει. Εξι από τους 40 ασθενείς εμφάνισαν επιπλοκές που τους επανέφεραν στην αρχική κατάσταση, ενώ οι υπόλοιποι διατηρούσαν μεγάλα ποσοστά της επαναποκτηθείσας όρασης.

Τα ποσοστά επιτυχίας της επέμβασης αυτής έδειξαν στους βρετανούς οφθαλμολόγους ότι η χειρουργική αποκατάσταση της εκφύλισης της ωχράς κηλίδας μπορεί να είναι μια λύση στο μεγάλο αυτό πρόβλημα. Ωστόσο, δεν είναι πάντα εφικτό να βρεθεί μόσχευμα μελάγχρου επιθηλίου του αμφιβληστροειδούς. Για το λόγο αυτό, οι ερευνητές στράφηκαν στα βλαστικά κύτταρα. Η ιδέα ήταν να καθοδηγήσουν ανθρώπινα εμβρυϊκά βλαστικά κύτταρα στο να διαφοροποιηθούν σε κύτταρα του μελάγχρου επιθηλίου του αμφιβληστροειδούς.

Η νέα τεχνική

Οπως περιγράφουν σε άρθρο τους στην επιθεώρηση «PLoS One», οι ερευνητές χρησιμοποίησαν iPS κύτταρα προκειμένου να παραγάγουν τα κύτταρα του επιθηλίου, το οποίο στη συνέχεια μεταμόσχευσαν σε πειραματόζωα με αμφιβληστροπάθεια. Διαπίστωσαν ότι η μεταμόσχευση είχε ως αποτέλεσμα τη διατήρηση στη ζωή των ραβδίων και των κωνίων και ως εκ τούτου την αποκατάσταση της όρασης των αρουραίων.

Ηταν ακριβώς αυτά τα πειράματα που τράβηξαν την προσοχή των ερευνητών της Pfizer και έτσι προέκυψε η συνεργασία μεταξύ των ερευνητών οφθαλμιάτρων του Πανεπιστημιακού Κολεγίου του Λονδίνου και της Neusentis. Στόχος της συνεργασίας ήταν να παραχθεί ένα προϊόν το οποίο θα μπορούσε να αξιοποιηθεί ως μόσχευμα για την αντικατάσταση του μελάγχρου επιθηλίου των ασθενών με εκφύλιση της ωχράς κηλίδας.

Το αποτέλεσμα αυτής της συνεργασίας είχαμε την ευκαιρία να δούμε όσοι βρεθήκαμε στο Κέιμπριτζ την περασμένη εβδομάδα. Στο μικρών σχετικά διαστάσεων εργαστήριο «8Β» ο εξοπλισμός ήταν ο συνηθισμένος: ένας πάγκος επάνω στον οποίο υπήρχαν μικροσκόπια στη μία πλευρά, τρεις απαγωγοί στην απέναντι και στη γωνία μερικοί θάλαμοι επώασης που έδειχναν θερμοκρασία 37 βαθμών Κελσίου. Καθόλου τυχαία η θερμοκρασία αυτή: σε αυτούς τους θαλάμους μεγέθους ενός μικρού ψυγείου καλλιεργούνται τα βλαστικά κύτταρα, τα οποία ως ανθρώπινα κύτταρα «προτιμούν» να αναπτύσσονται στη θερμοκρασία του ανθρώπινου σώματος.

Ανοίγοντας έναν θάλαμο επώασης η ερευνήτρια-ξεναγός μας έβγαλε ένα κλασικό δοχείο κυτταροκαλλιέργειας και το τοποθέτησε σε ένα μικροσκόπιο. Μεγεθυσμένα περί τις 20 φορές μπορέσαμε να δούμε τα βλαστικά κύτταρα να κολυμπούν στο θρεπτικό μέσο. Οπως πληροφορηθήκαμε, κάθε σταγόνα του περιείχε εκατομμύρια από αυτά. Στο επόμενο δοχείο κυτταροκαλλιέργειας μπορούσαμε να διακρίνουμε με γυμνό μάτι κάτι μικρές μαύρες κουκκίδες. Μεγεθυσμένες 4-8 μόλις φορές, οι κουκκίδες αποκάλυψαν την ταυτότητά τους: επρόκειτο για αποικίες κυττάρων του μελάγχρου επιθηλίου του αμφιβληστροειδούς! (Δεν είναι τυχαίο που ονομάζεται μελάγχρουν το επιθήλιο: τα κύτταρά του φέρουν χρωστική που τα «βάφει» μαύρα.)

Χτίζοντας ένα επιθήλιο

Προφανώς αυτό που εμείς είδαμε σε διάστημα μερικών λεπτών είναι το αποτέλεσμα επίπονης εργασίας των ερευνητών που πέτυχαν να ρυθμίσουν κατάλληλα τις συνθήκες ώστε από τα βλαστικά κύτταρα να παίρνουν σε διάστημα δύο-τριών εβδομάδων κύτταρα του επιθηλίου του αμφιβληστροειδούς. Οσο και αν είναι εντυπωσιακό να το βλέπει κανείς, το επίτευγμα αυτό δεν είναι αρκετό. Οι αποικίες αυτές δεν μπορούν να αξιοποιηθούν θεραπευτικά.

Επόμενο στάδιο της επεξεργασίας της πρώτης ύλης λοιπόν είναι η αποκοπή των αποικιών από το θρεπτικό μέσο η απομόνωση των κυττάρων και η καλλιέργειά τους υπό κατάλληλες συνθήκες σε ένα υπόστρωμα που αντιστοιχεί στο υπόστρωμα του αμφιβληστροειδούς. Εκεί τα κύτταρα ωριμάζουν και αναπτυσσόμενα σε μονοκυτταρική στιβάδα δημιουργούν ακριβώς τη δομή του μελάγχρου επιθηλίου. Οπως είδαμε στο μικροσκόπιο, η δομή αυτή θυμίζει έντονα πλακόστρωτο, όπου τα κύτταρα αντιστοιχούν σε ασύμμετρες στενά τοποθετημένες πλάκες.

Και δεν είναι μόνο η εξωτερική δομή του επιθηλίου που δίνει στους ερευνητές τη βεβαιότητα ότι όντως έχουν πετύχει να δημιουργήσουν το επιθυμητό επιθήλιο ξεκινώντας από τα βλαστικά κύτταρα. Διενεργώντας μια σειρά μοριακών αναλύσεων καθ' όλη την πορεία του πειραματισμού, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι τα κύτταρα εκφράζουν αρχικά τα γονίδια που οφείλουν να εκφράζουν τα βλαστικά κύτταρα και βαθμηδόν το προφίλ της γονιδιακής έκφρασης μεταβάλλεται ώστε να καταλήξει σε αυτό που είναι χαρακτηριστικό για τα κύτταρα του μελάγχρου επιθηλίου του αμφιβληστροειδούς.

Επιπροσθέτως, παρατήρηση του επιθηλίου με τη βοήθεια ηλεκτρονικού μικροσκοπίου κατέδειξε ότι τα κύτταρα συνδέονται μεταξύ τους με τις χαρακτηριστικές δομές που αναπτύσσουν τα επιθηλιακά κύτταρα για να εξασφαλίσουν τη λειτουργικότητά τους.

Εκείνο που υπήρξε ιδιαίτερα εντυπωσιακό κατά τη διάρκεια της περιήγησής μας στο εργαστήριο ήταν το μικρό μέγεθος του μοσχεύματος, το οποίο δεν ξεπερνά το ένα τέταρτο του μικρού μας νυχιού. Προκαλεί πραγματικό δέος η σκέψη ότι αρκεί η καταστροφή μιας τόσο μικρής έκτασης στο πίσω μέρος του ματιού για να απολέσει κανείς την όρασή του, αλλά και το ότι αρκεί ένα τόσο μικρό κομματάκι ιστού για να επανέλθει η όραση.

Είναι όμως έτσι; Θα είναι λειτουργικό το επιθήλιο όταν μεταμοσχευθεί σε ασθενείς; Προς το παρόν οι προκλινικές μελέτες (σε αρουραίους) δείχνουν ότι θα είναι. Επόμενο στάδιο των μελετών είναι η μεταμόσχευση του επιθηλίου σε χοίρους, των οποίων τα μάτια έχουν μέγεθος αντίστοιχο με το δικό μας. Αν και αυτές οι μελέτες αποδειχθούν επιτυχείς, θα δοθεί το πράσινο φως για κλινικές μελέτες σε ασθενείς.

Η πείρα των οφθαλμιάτρων στην επέμβαση και το γεγονός ότι το μάτι είναι προστατευμένο από τις επιθέσεις του ανοσοποιητικού συστήματος (πράγμα που σημαίνει ότι το μόσχευμα δεν θα απορρίπτεται) κάνουν τους ερευνητές να πιστεύουν ότι στα επόμενα χρόνια το πειραματικό ακόμη μόσχευμά τους θα έχει γίνει ευρέως χορηγούμενο προϊόν. Ενα γεγονός που σίγουρα θα καλωσορίσουν πολλές χιλιάδες πάσχοντες από εκφύλιση της ωχράς κηλίδας.


ΒΛΑΣΤΙΚΑ, ΑΛΛΑ ΠΟΙΑ ΒΛΑΣΤΙΚΑ;

Ακρογωνιαίος λίθος όλων των θεραπειών που ευαγγελίζεται η αναγεννητική ιατρική είναι τα βλαστικά κύτταρα. Αυτά μπορούν να είναι είτε εμβρυϊκά είτε ενήλικα. Τα πρώτα είναι ολοδύναμα: είναι τα κύτταρα από τα οποία δημιουργούνται όλα τα όργανα και οι ιστοί κατά τη διάρκεια της εμβρυϊκής ανάπτυξης του ανθρώπου και ως εκ τούτου διαθέτουν την ικανότητα να διαφοροποιούνται σε οποιονδήποτε κυτταρικό τύπο υπάρχει στο ανθρώπινο σώμα. Τα δεύτερα είναι πολυδύναμα: μπορούν να διαφοροποιηθούν σε ορισμένους μόνο κυτταρικούς τύπους. Παραδείγματος χάριν, τα βλαστικά κύτταρα του αίματος δίνουν υπό κανονικές συνθήκες γένεση σε όλα τα διαφορετικά κύτταρα που υπάρχουν στο αίμα μας.

Η έντονη ερευνητική δραστηριότητα, από το 1998 που πρωτοκαλλιεργήθηκαν στο εργαστήριο τα πρώτα ανθρώπινα εμβρυϊκά βλαστικά κύτταρα από ερευνητές του Πανεπιστημίου του Γουισκόνσιν ως σήμερα, έχει οδηγήσει και σε ένα ακόμη επίτευγμα, τη δημιουργία των επαγόμενων πολυδύναμων βλαστοκυττάρων (induced pluripotent stem cells, iPS cells). Τα κύτταρα αυτά προέρχονται από τον επαναπρογραμματισμό των σωματικών κυττάρων. Με άλλα λόγια, προέρχονται από διαφοροποιημένα κύτταρα (π.χ. κύτταρα δέρματος) που καθοδηγούνται να χάσουν την ταυτότητά τους και να επανέλθουν σε ένα πρώιμο στάδιο πολυδυναμίας.

Από τα προαναφερθέντα γίνεται φανερό ότι θεωρητικά οι ερευνητές που ασχολούνται με την αναγεννητική ιατρική έχουν πολλές δυνατότητες επιλογής πρώτης ύλης για τον πειραματισμό τους. Ωστόσο η θεωρία από την πράξη απέχει καμιά φορά πάρα πολύ. Δεν είναι μόνο ο περιορισμένος αριθμός καλών κυτταρικών σειρών βλαστικών κυττάρων που δημιουργεί προβλήματα, αλλά και το γεγονός ότι οι επιστήμονες δεν έχουν ακόμη βρει τρόπους να τα τιθασεύσουν, να τα κάνουν να υπακούουν πλήρως στις οδηγίες τους.

Πρακτικά, το ζητούμενο των ερευνητικών προσπαθειών μπορεί να συνοψιστεί στο εξής: διαθέτουμε τα καλύτερα δυνατά εμβρυϊκά (ή άλλα) βλαστικά κύτταρα. Γνωρίζουμε ότι από τη φύση τους είναι προικισμένα με την ενδογενή δυνατότητα να δημιουργήσουν όλους τους ιστούς (ή αρκετούς) του ανθρώπινου οργανισμού. Δεν γνωρίζουμε όμως ποιες είναι οι ακριβείς οδηγίες που πρέπει να τους δοθούν για να στραφούν στην κατεύθυνση που εμείς θέλουμε. Με άλλα λόγια, αν υποτεθεί ότι θέλουμε να δημιουργήσουμε κύτταρα νεφρών, δεν γνωρίζουμε πώς θα κάνουμε τα βλαστικά κύτταρα να μας δώσουν νεφρικά κύτταρα και όχι κύτταρα ήπατος, καρδιακού μυός, νευρικά και όλα τα άλλα που θα μπορούσαν.

Περιττό να πούμε ότι οι οδηγίες που οι ερευνητές δίνουν στα βλαστικά κύτταρα με τα οποία πειραματίζονται είναι μοριακές ή, αν προτιμάτε, χημικές. Καλλιεργούν δηλαδή τα βλαστικά κύτταρα σε θρεπτικά υλικά που εξασφαλίζουν όχι μόνο την επιβίωσή τους αλλά, όπως ελπίζουν, και τη διαφοροποίησή τους στον κυτταρικό τύπο που επιθυμούν.

Στα δεκατρία χρόνια που έχουν περάσει από την πρώτη καλλιέργεια εμβρυϊκών βλαστικών κυττάρων σε εργαστηριακές συνθήκες έχουν γίνει τεράστια βήματα προόδου τόσο στην κατανόηση των μηχανισμών που διέπουν την ολοδυναμία ή πολυδυναμία των διαφόρων τύπων βλαστικών κυττάρων όσο και στην αποτελεσματικότητα των επιστημόνων να καθοδηγούν τη διαφοροποίησή τους προς επιθυμητούς κυτταρικούς τύπους. Ωστόσο, αν ήθελε κανείς να είναι ρεαλιστής, θα έπρεπε να παραδεχθεί ότι η αναγεννητική ιατρική παραμένει ακόμη σε προκλινικό στάδιο: μόλις το 2009 μια αμερικανική εταιρεία έλαβε την άδεια από την Αρχή Τροφίμων και Φαρμάκων (Food and Drug Administration, FDA) των ΗΠΑ να προχωρήσει σε κλινικές δοκιμές για την αποκατάσταση τραυματισμών της σπονδυλικής στήλης κάνοντας χρήση βλαστικών κυττάρων, ενώ από τότε έχουν αρχίσει μερικές ακόμη που αφορούν κυρίως μεταμόσχευση κυττάρων για την αντιμετώπιση κακοηθειών.

(Βήμα Science)