Gdy komórki zaczynają od nowa

---ramka 557257|lewo|1---Dwie ekipy naukowców z Japonii i USA (badaniami kierują Shinya Yamanaka i James Thomson) doniosły na łamach prestiżowych czasopism "Cell" i "Science", że udało się im przekształcić zwykłe komórki skóry w komórki bardzo podobne do zarodkowych komórek macierzystych. To zwrot o 180 stopni w priorytetach badań medycznych: jeżeli możliwa będzie rutynowa produkcja takich komórek na drodze manipulacji genetycznych, zniknie problem niszczenia ludzkich zarodków w celu otrzymywania komórek do przeszczepów.

Skutecznie i etycznie

Najlepszą metodą leczenia chorób degeneracyjnych, takich jak Alzheimer, Parkinson czy dystrofia mięśni, a także uszkodzeń tkanek (np. rdzenia przedłużonego, co prowadzi do paraliżu) jest zastępowanie ubytków zdrowymi tkankami. Na takich zabiegach opierać się ma nowa gałąź medycyny, zwana medycyną regeneracyjną. Dziś jest ona jeszcze w powijakach, gdyż napotyka dwie główne przeszkody: po pierwsze, niedostępność komórek i tkanek, które mogłyby służyć jako przeszczepy. Po drugie, problemy etyczne wynikające z pozyskiwania takich komórek z ludzkich zarodków.

Naukowcy (do których należy piszący te słowa) bardzo długo twierdzili, że bez badań na zarodkach nie da się skutecznie rozwijać medycyny regeneracyjnej, bo nie będzie można uzyskiwać przeszczepów doskonałych, czyli takich, których nie odrzuci organizm biorcy. Etycy i przywódcy religijni, głównie katoliccy i prawosławni, przekonywali zaś, że niszczenie ludzkich zarodków dla uzyskiwania m.in. zarodkowych komórek macierzystych jest równoznaczne z zabijaniem ludzkich istot.

Nie godził obu stron postulat etyków, by zrezygnować z badań na komórkach zarodkowych i prowadzić je wyłącznie na komórkach macierzystych uzyskiwanych z organizmów pacjentów. Takie komórki znajdują się w prawie każdym narządzie naszego organizmu. Stosunkowo najłatwiej izolować je np. ze szpiku kostnego lub z krwi pępowinowej noworodków. Naukowcy nie mieli jednak pewności, czy takie komórki macierzyste będą równie dobrym źródłem zastępczych organów jak potrafiące się przekształcić w każdy typ tkanki zarodkowe komórki macierzyste. Owszem, konieczność prowadzenia badań nad komórkami macierzystymi dorosłych organizmów nie ulegała wątpliwości, ale perspektywy zastosowań komórek zarodkowych wydawały się badaczom pewniejsze.

Ogłoszone przez amerykańskich i japońskich naukowców publikacje mogą diametralnie zmienić postawę świata nauki. Wyścig między ekipami zaczął się na dobre w roku 2006. Wówczas to zespół Yamanaki doniósł na łamach "Science", że manipulując czterema genami, które są aktywne na początku rozwoju zarodkowego, można przekształcić komórki pochodzące z ogona myszy w komórki przypominające do złudzenia mysie zarodkowe komórki macierzyste. Wynik uzyskany z komórkami myszy zachęcił genetyków do sprawdzenia, czy podobnym zabiegom poddadzą się też komórki ludzkie. Publikacje w "Cell" i "Science" potwierdziły w pełni obudzone wówczas nadzieje.

Yamanaka i współpracownicy z Uniwersytetu w Kioto wprowadzili do komórek skóry, pobranych podczas zabiegu chirurgicznego z twarzy 36-letniej kobiety oraz z tzw. tkanki łącznej 69-letniego mężczyzny, dodatkowe kopie genów OCT3/4, SOX2, KLF4 i c-MYC. Są to ludzkie odpowiedniki tych samych genów, których aktywacja sprawiła, że komórki ogona myszy nabyły cech komórek zarodkowych.

Ekipa Jamesa Thomsona z University of Wisconsin poza genami OCT3 i SOX2 wprowadziła dwa inne geny zwykle bardzo aktywne w zarodkach - NANOG i LIN28. Amerykanie pracowali na komórkach z płodów ludzkich i z napletka męskich noworodków. Ich metoda jest mniej wydajna niż metoda Japończyków, ale potwierdza, że da się przekształcić komórki somatyczne w zarodkowe. Ma ona zaś ten atut, że żaden z użytych genów nie jest rakotwórczy (a taki jest gen c-MYC).

Manipulowane przez obie ekipy geny znajdują się w DNA komórek skóry (jak i w innych komórkach organizmu). Zwiększenie liczby ich kopii spowodowało sztuczną aktywację genów i pojawienie się w komórkach ich białkowych produktów. To właśnie te białka są w stanie przeprogramować pozostałe geny tak, że komórki zachowują się, jakby zaczynały rozwój od nowa.

Teraz naukowcy będą zapewne szukali metod pobudzania genów w DNA komórek skóry tak, by przeprogramowanie następowało bez wprowadzania do komórek obcych genów. Metoda ta może okazać się skuteczniejsza i mniej groźna dla przyszłych pacjentów. Manipulacje genami w komórkach pacjentów muszą być bowiem w pełni bezpieczne i kontrolowane. W przeciwnym razie grożą nieprzewidywalnymi skutkami, np. powstawaniem nowotworów.

Aby komórki, których produkcję opisują obie publikacje, mogły służyć do uzyskiwania tkanek przydatnych jako przeszczepy, trzeba jeszcze zmusić je do różnicowania się. Np. w komórki nerwowe - jeśli miałyby naprawiać przerwany rdzeń kręgowy lub zdegenerowane przez chorobę Alzheimera czy Parkinsona komórki mózgu. Albo w komórki mięśnia sercowego - jeśli miałyby służyć do naprawy serca po zawale. Obie ekipy wykazały, że to możliwe. Jednak trzeba jeszcze wielu badań, aby otrzymywanie w pełni bezpiecznych komórek tego typu stało się rutyną.

Klonowanie i godność

Ian Wilmut - "ojciec" owcy Dolly, pierwszego ssaka sklonowanego przy użyciu DNA komórki somatycznej - był do niedawna wielkim zwolennikiem badań nad klonowaniem zarodków. Chodziło o to, by usprawnić otrzymywanie zarodkowych komórek macierzystych służących do produkowania przeszczepów. Po zapoznaniu się z wynikami ekipy Yamanaki oświadczył, że teraz będzie stosował właśnie tę metodę i rezygnuje ze stosowania komórek pobieranych z zarodków. Moraliści zyskali więc sprzymierzeńca.

Nawet same badania ludzkich zarodków są bowiem dla katolickich etyków niedopuszczalne. Naukowcy chcieli zaś nie tylko je badać, lecz także klonować, by uzyskać zarodkowe komórki macierzyste od dowolnego pacjenta. Dlaczego to tzw. klonowanie terapeutyczne wydawało się do tej pory kluczowe dla rozwoju medycyny regeneracyjnej? Otóż sądzono, że tylko w ten sposób można będzie otrzymać zarodkowe komórki macierzyste genetycznie identyczne z komórkami pacjenta.

Do idealnych przeszczepów potrzebne są komórki lub tkanki, które nie będą odrzucane przez organizm biorcy. A komórki macierzyste uzyskiwane na drodze klonowania zarodków z użyciem DNA pacjenta jako materiału wyjściowego zapewniały źródło komórek skrojonych na miarę. Alternatywą było tworzenie banków linii komórek zarodkowych wywodzących się od wielu pacjentów, na wzór banków krwi. W pierwszym przypadku należałoby klonować zarodki dla każdego indywidualnego pacjenta. W drugim, trzeba by zgromadzić kilka tysięcy linii komórkowych uzyskanych wprawdzie bez klonowania, ale ciągle z ludzkich zarodków. Etycy katoliccy odrzucają obie procedury, jako nieliczące się z godnością życia ludzkiego.

Klonowanie terapeutyczne, w wyniku którego uzyskuje się zarodki dające hodowane w laboratoriach linie komórek macierzystych w pełni kompatybilnych z organizmem pacjenta, nie prowadzi bezpośrednio do klonowania ludzi. Komórki te uzyskuje się z kilkudniowych zarodków mających postać pęcherzyków i zwanych blastocystami. Teoretycznie wystarczy jednak przeszczepić sklonowane blastocysty do macicy, aby zagnieździły się tam i rozwinęły w płody, a następnie w sklonowane dzieci. Klonowanie reprodukcyjne dzieli więc od terapeutycznego tylko ten etap. Również dlatego etycy katoliccy są przeciwnikami klonowania niezależnie od przeznaczenia.

Choć sklonowano już wiele gatunków ssaków, nie udawało się do tej pory sklonować żadnego ssaka naczelnego - ani małpy, ani człowieka. Mikromanipulacje niszczyły pewne struktury i białka niezbędne do rozwoju. Jednak wyniki badań ekipy Szukrata Mitalipowa (biologa pochodzącego z b. ZSRR) z Oregonu nad klonowaniem małp rezusów, opublikowane pod koniec listopada na łamach "Nature", wykazały, że usprawnienie technik mikromanipulacji pozwala na klonowanie małpich zarodków. Choć Mitalipow nie uzyskał sklonowanych małpek, to udało mu się wyprodukować na tyle dużo zarodków, by otrzymać z nich linie zarodkowych komórek macierzystych. Sklonowanie małpy jest tylko kwestią czasu. Jeśli zaś można będzie klonować małpy, to zapewne także i ludzi.

Scenariusz kompromisu

Przełom w klonowaniu naczelnych powinien zmobilizować opinię publiczną, by zdwoić wysiłki na rzecz wydania światowego zakazu klonowania. Próby wprowadzenia go przez ONZ spaliły dotąd na panewce.

Dlaczego? Po pierwsze, niektóre kraje, np. Wlk. Brytania czy Korea Płd., zainwestowały ogromne sumy w badania nad klonowaniem ludzkich zarodków z myślą o medycynie regeneracyjnej. Nie chcą zrezygnować z inwestycji, a byłoby to konieczne, gdyby zakaz miał dotyczyć również klonowania terapeutycznego. Kościół zaś nie godzi się na zakaz wyłącznie klonowania reprodukcyjnego.

Teraz, gdy da się otrzymywać komórki zbliżone do zarodkowych komórek macierzystych bez wykorzystania zarodków ludzkich, wiele może się zmienić. Kraje inwestujące w rozwój medycyny regeneracyjnej stracą zapewne zainteresowanie klonowaniem terapeutycznym. Dzięki temu może się zmniejszyć ich opór przed całkowitym zakazem klonowania ludzi. Skoro zaś spadnie zapotrzebowanie na klonowanie zarodków ludzkich, również Kościół będzie mógł sobie pozwolić na odłożenie w czasie zakazu klonowania terapeutycznego bez obaw, że będzie to odłożenie na zawsze. Rysuje się możliwość kompromisu: szybki zakaz klonowania reprodukcyjnego i otwarcie negocjacji nad zakazem klonowania terapeutycznego.

Ten scenariusz pozostaje ciągle jedynie pobożnym życzeniem. Nie wiadomo bowiem, na ile nowe odkrycia będą w stanie zastąpić rozwiązania uwzględniające klonowanie terapeutyczne. Kościół może też nadal nie godzić się na rozdzielenie zakazu obu typów klonowania.

Bez obustronnych ustępstw światowego zakazu klonowania prawdopodobnie nie będzie.

Dr hab. JACEK KUBIAK jest biologiem, pracownikiem naukowym CNRS i Uniwersytetu Rennes 1 we Francji. Stale współpracuje z "TP".