Őssejt terápia, őssejt kutatás ma

Az őssejtbiológiához, s így a különféle őssejtek terápiás felhasználhatóságához egyre nagyobb reményeket fűznek a világon, ám annál kevesebb e területen a már ténylegesen, a gyakorlatban is alkalmazható megoldás. Jogosan merül fel hát a kérdés: vajon hol tart most valójában az őssejtek kutatása?

Forrás: publicdomainpictures.net; Fotó: Vitaly Smolygin; Módosította: Seres-Nagy Richárd; Licenc: CC0 Public Domain; Link: https://www.publicdomainpictures.net/hu/view-image.php?image=42719&picture=sejt

Az őssejtek olyan sejtek, amelyek életük végéig megőrzik osztódási képességüket, és még nem elkötelezettek egy végső fejlődési irányba. A különféle őssejtekből ezért több sejttípus is kifejlődhet. Szerepüket és típusaikat úgy mutathatjuk be a legegyszerűbben, ha az emberi szervezet fejlődését követjük nyomon. A legősibb őssejt a megtermékenyített petesejt (zigóta), amelynek osztódásával kezdetét veszi az embrió fejlődése. Az egész szervezet ebből az egy sejtből fejlődik ki, ezért ez egy ún. totipotens sejt, vagyis minden sejttípus létrehozására képes. Ez a képesség, vagyis az osztódási és a továbbfejlődési potencia egyszerre, az őssejtek legjellemzőbb tulajdonsága. A megtermékenyítés után néhány órán belül a zigóta osztódni kezd, s előbb két, majd ezek osztódásával négy, utána pedig nyolc sejt alakul ki belőle. Ez fontos határvonal a további osztódások előtt, ugyanis eddig még minden sejt megőrzi a totipotens állapotot. Ez azt jelenti, hogyha a nyolcsejtes embriót nyolc különálló sejtté hasítanának, akkor nyolc, genetikailag teljesen azonos egyed kifejődésére lenne lehetőség. Az egypetéjű ikrek esetében természetes módon történik egy ilyen folyamat, csak még kétsejtes állapotban. Az ember esetében 6-7 nappal a megtermékenyülés után létrejön a körülbelül 100 sejtből álló hólyagcsíra, amely egy külső sejtrétegből, az ezáltal határolt belső térből és az ebben elhelyezkedő belső sejttömegből, embriócsomóból áll. A külső sejtrétegből jön létre a méhlepény és olyan szövetek, amelyek a magzat méhen belüli fejlődéséhez szükségesek. Az embriócsomó sejtjeit ún. pluripotens őssejteknek nevezzük. Ezek a sejtek még igen plasztikusak: a méhlepény sejtjein kívül az emberi szervezet minden más sejttípusa kialakulhat belőlük. Az embriócsomó sejtjeit megfelelő körülmények között tenyészteni lehet, ezekből hozták létre az úgynevezett embrionális őssejtvonalakat. Az embriócsomóból alakulnak ki a beágyazódást követően a magzat csíralemezei (ectoderma, endoderma és mezoderma), amelyek a szervezet első szöveteinek tekinthetőek. A csíralemezek sejtjei genetikai módosítás nélkül csak az adott csíralemeznek megfelelő sejttípusok irányába fejlődhetnek tovább, ezért ezeket a sejteket multipotensnek nevezzük. A fejlődő magzatban fokozatosan az eltérő feladatokra "szakosodott" sejttípusok alakulnak ki az őssejtekből, például idegsejtek, hámsejtek, izomsejtek, stb. Így jön létre az emberi szervezet több mint 200 sejtfélesége. A sejtek egy része azonban a kifejlett szervezetben is multipotens őssejt-állapotban marad, ezek a felnőtt vagy szöveti őssejtek. Lehetőségeik már viszonylag korlátozottak, természetes körülmények között általában egyetlen szövetféleség különféle sejtjeinek létrehozására képesek. Ezek a szöveti őssejtek pótolhatják azután folyamatosan a megújuló szövetek (vér, bőr, bélhám) sejtjeit életünk során illetve a szöveti sérülések után bekövetkező kisebb nagyobb mértékű regenerációban is fontos szerepet játszanak. A szöveti őssejtek szaporítása laboratóriumi körülmények között nem megoldott, belőlük sejtvonalakat eddig nem sikerült létrehozni.

Az embrionális őssejtek korlátlan számú osztódásra, önmegújulásra képes, nem specializálódott sejtek. Aszimmetrikus osztódás révén egyrészt önmagukhoz hasonló sejteket képeznek, másrészt elkötelezett utódsejteket is létrehoznak. A belőlük létrehozott embrionális őssejt vonalak megfelelő laboratóriumi körülmények között korlátlan ideig szaporíthatóak, éretlen állapotban tarthatóak, azaz megtartják pluripotens tulajdonságaikat, ugyanakkor a tenyésztési körülmények megfelelő változtatásával képesek mindhárom csíralemez irányába differenciálódni.

Az embrionális őssejt vonalak ezért jó modell- és tesztrendszerként alkalmazhatóak a fejlődésbiológiai és sejtérési vizsgálatokhoz, gyógyszerhatóanyag fejlesztésekhez, valamint reményeink szerint a sejtalapú terápiákhoz korlátlan sejtforrás jelenthetnek majd. Az embrionális és szöveti őssejtek alapvető tulajdonságainak megismerése elengedhetetlenül fontos klinikai alkalmazásukhoz, azonban erről még kevés adat áll rendelkezésünkre.

A sejtterápia akkor alkalmazható, ha az adott sejtféleség pótlásával a beteg állapotában jelentős javulást érhetünk el. Ilyen például a különböző vérkészítmények adása. Az őssejtterápia során a még éretlen, esetleg már a pótolandó szövet irányába elkötelezett sejteket ültetik be a károsodott szervbe, szövetbe, ahol a környezet hatására az őssejtek a megfelelő irányba érnek, így pótolva a hiányzó szövetrészt. Az egyetlen széles körben elfogadott, több évtizedes tapasztalatra visszatekintő őssejterápiás beavatkozás a csontvelő transzplantáció a különböző vérképzőrendszert érintő betegségek esetében. Több ígéretes kísérlet irányul más típusú szöveti őssejt terápiás felhasználására (elsősorban a mezenchimális, érképző és bőr őssejtek esetében), az embrionális őssejtek terápiás felhasználásának azonban számos technikai, elméleti és nem utolsó sorban etikai probléma állja még útját. Ugyanakkor a szöveti őssejtek hozzáférhetősége a legtöbb sejttípus esetében nehézségekbe ütközik, felismerésük és elkülönítésük további kutatásokat igényel, számuk alacsony és laboratóriumi körülmények között jelentősen nem emelhető. Ezért nem mondhatunk le az embrionális őssejtekben rejlő lehetőségek kutatásáról sem.

A terápiás felhasználás technikai problémái közül az egyik legfontosabb, hogy az éretlen embrionális őssejtekből in vivo körülmények között jóindulatú tumor fejlődik, illetve, hogy az érettebb sejttípusok nem épülnek be a sérült szövetek közé. Annak felderítése, hogy milyen érettségű sejteket kell létrehozni a humán embrionális sejtekből és ezeket hogyan lehet a többi érettebb és éretlenebb formáktól elkülöníteni az egyik legintenzívebben kutatott terület.

A humán embrionális őssejt kutatás egy viszonylag fiatal kutatási irányzat, amely mindössze 15 éves múltra tekint vissza. A humán embrionális őssejtek a humán hólyagcsíra állapotú embrió belső sejtcsomójából származnak. Ezek az embriók mesterséges megtermékenyítési programokból visszamaradt számfeletti embriók, amelyek nem kerültek beültetésre az anya méhébe. Megfelelő fagyasztási technikával és krioprotektív anyaggal kezelve huzamosabb ideig, akár évekig is eltarthatók folyékony nitrogénben. Azokat az embriókat, amelyekről a szülők lemondanak a legtöbb esetben megsemmisítik. Az ilyen megsemmisítésre szánt embriók, hosszas jogi procedúra után a tudományos célokra felhasználhatók, a belső sejtcsomó izolálását követően belőlük sejtvonalak alapíthatók. Általában ezek az embriók 6-12 sejtes állapotban vannak, amelyeket tovább kell növeszteni, amíg el nem érik a hólyagcsíra stádiumot. Az immunsebészet útján izolált a belső sejtcsomót osztódásukban gátolt egér embrionális kötőszöveti sejtekre teszik ki, amelyek dajkasejtként működnek, ugyanis ezek a sejtek nem képesek önállóan fennmaradni és növekedni. A dajkasejtréteg elöregedésével illetve a sejtek növekedésével szükségessé válik a tenyészet folytonos átvitele (ún. passzálása) friss dajkasejtrétegre. A folyamatos passzálások során kialakulnak az őssejtekre jellemző morfológiájú sejtkolóniák, amelyeket a szakirodalom alapján clump-oknak nevezünk. Ezek sok sejtből álló, kompakt, határozott széllel rendelkező kolóniák. Jelenleg 1211 humán embrionális őssejtvonal létezik, amelyek az elmúlt 15 év termékei. Ezek közül jó néhányat azonban csak létrehoztak, további kísérleteket nem végeztek velük.

A humán embrionális őssejtvonalak alapítása után elengedhetetlenné vált a standard sejttenyésztési körülmények kidolgozása, valamint az általános őssejtmarkerek meghatározása és vizsgálata. A dajkasejtek, még nem azonosított faktorok révén tartják életben az őssejteket, illetve ezeknek a faktoroknak szerepük van az őssejtek ősiségének a fenntartásában. Ezek hiányában a sejtek érni kezdenek vagy elpusztulnak. Az őssejtek, sejtvonaltól függően, többféle dajkasejten képesek nőni. A leginkább elterjedt az egér embrionális kötőszöveti sejteken történő tenyésztés, a legtöbb kutatócsoport tapasztalata szerint ezen nőnek a legjobban az őssejtek. Léteznek ezen kívül emberi eredetű dajkasejt vonalak, sőt lehetséges az őssejtek tenyésztése speciálisan fedett tenyésztő lemezeken, amelyek megfelelő felületet biztosítanak a sejtek letapadásához. Ebben az esetben egér eredetű dajkasejtek által kondicionált tenyésztő tápfolyadék szükséges a sejtek fenntartásához. Az ősiség fenntartásában a tenyésztő tápfolyadéknak is nagy szerepe van.

Az emberi embrionális őssejt kultúrákat rendszeresen ellenőrizni kell, mert szuboptimális tenyésztési körülmények között elveszíthetik ősi tulajdonságaikat, illetve a hosszabb időtartamú fenntartás alatt genetikai változások következhetnek be a tenyészetekben. A sejtek ősiségét az érési képességük vizsgálatával is ellenőrzik, azaz, hogy valóban képesek-e mindhárom csíralemez sejtjeivé érni. Ezt in vivo tumorképzéssel, illetve in vitro spontán érési kísérletekkel vizsgálják. A tumorképzési kísérleteknél veleszületett, súlyosan immundeficiens, ún. SCID (severe combined immunodeficient) egerekbe oltják be az éretlen őssejteket különféle helyekre. Az öt- nyolc héttel a beavatkozás után megjelenő jóindulatú tumorok mind a három csíravonalra jellemző sejteket tartalmazzák. Ahhoz, hogy megállapítsuk az emberi embrionális őssejtek érési képességeit in vitro körülmények között, megváltoztatják a sejttenyésztő tápoldat összetételét és folyadék-kultúrában tartják őket, dajkasejtek jelenléte nélkül. Ezek a szuboptimális körülmények spontán érést indukálnak az őssejtekben, amelynek következtében lekerekednek és többsejtes aggregátumokat, ún. embrió testecskéket hoznak létre. Ebben az állapotban már megkezdődik a három csíralemezre való elkülönülés. Ezzel szemben az ősiséget jelző markerek eltűnnek vagy erősen csökkennek az érés előrehaladtával. Az embrió testecskék további érését úgy teszik teljesebbé, hogy letapadást biztosító körülmények közé teszik őket. Ilyen körülmények között képesek lesznek tovább növekedni és érni a legkülönfélébb sejttípusokká, mint például idegsejt, szívizomsejt, májsejt, bőrsejt vagy kötőszöveti sejt.

Tény, hogy bár rohamosan fejlődik e terület, megállapítható, hogy még egyelőre több a kérdés, mint a válasz, s éppen ezért még nagyon sok időre, kutatásra és fejlesztésre van szükség ahhoz, hogy biztonságosan, széles körben alkalmazhatóak legyenek az őssejtbiológia kutatások gyümölcsei.

2013. január