 |
| Bo autor nie mógł się powstrzymać. Obraz z Wikipedii. |
Czy skóra może cierpieć na schizofrenię? Może. Nie może. Zależy.
Schizofrenia jest bardzo złożoną chorobą – na tyle złożoną, że nie ma zgody co do tego, czy rzeczywiście jest tylko jednym schorzeniem: mówi się raczej o zespole zaburzeń schizofrenicznych. Nie wiadomo też do końca, co schizofrenię powoduje – istnieją wrodzone predyspozycje, ale ten „komponent genetyczny” to tylko część większego obrazu. Znaczenie mają również źródła zewnętrzne. Ale jaka jest rola każdego z tych czynników? Jak rozdzielić je od siebie?
Jak badać samo tylko ciało? Schizofrenia jest zaburzeniem układu nerwowego, a nikt nie podda się badaniu mózgu, jeżeli to badanie będzie zbyt inwazyjne, lub niebezpieczne – a właśnie badania inwazyjne i niebezpieczne najwięcej mogą nam powiedzieć o naturze choroby. Eksperymenty na martwych tkankach mogą powiedzieć wiele, ale nie zastąpią obserwacji żywych i działających struktur organizmu.
Więc wyhodujmy mózg w laboratorium i to na nim prowadźmy eksperymenty.
„Teraz Pan Autor upadł na głowę” – powiecie.
Trochę upadłem, ale nie objawia się to tak, jak myślicie. Naukowcy rzeczywiście wyhodowali w laboratorium neurony chore na schizofrenię. Ponieważ istnieją geny schizofrenii (nie do końca - raczej "geny predyspozycji do schizofrenii*), to każda komórka chorego człowieka nosi je w sobie – nie tylko komórka nerwowa, w której choroba rzeczywiście się objawia, ale także inne komórki, np. skóry.
Potrzebujemy więc skłonić komórki skóry, by zmieniły się w neurony. Sprawa oczywiście niełatwa. Komórki jednego rodzaju nie zmieniają się spontanicznie w inne – są w końcu wyspecjalizowane, mają ustalone funkcje. Co więcej – raczej nie ulegają podziałowi. Dzielą się komórki macierzyste – i dopiero ich kopie przyjmują konkretne funkcje.
Okazuje się jednak, że komórkę można przeprogramować – komórkę skóry przeprogramować tak, by działała jak komórka macierzysta: by mnożyła się i tworzyła np. neurony. Ale jakim sposobem się to przeprogramowanie odbywa? Istnieją narzędzia – bardzo ciekawe narzędzia, zwane lentiwirusami.
Lentiwirusy (z łacińskiego „powolne wirusy” – istnieje cała ich grupa) są o tyle interesujące, że potrafią infekować i wprowadzać swoje DNA lub RNA (zależnie od typu wirusa) do komórek nieulegających podziałowi. Jednym z lentiwirusów jest HIV – po zarazeniu wirus replikuje się w komórkach nosiciela, ale nie ujawnia się przez długi czas, zwany okresem inkubacji. Różne szczepy lentiwirusów modyfikuje się, aby mogły służyć za narzędzia do modyfikacji genetycznej komórek.** Zostają zmienione w taki sposób, że nie przerabiają komórek na fabryki wirusów, ale zmieniają ich kod genetyczny w sposób zamierzony przez naukowców. Stają się czymś w rodzaju "genetycznej strzykawki", wprowadzającej do komórki składniki przygotowane przez ludzi.
Zwykły wirus (tj. naturalny, niemodyfikowany) zaraża komórkę w ten sposób, że dostaje się do jej wnętrza i podmienia fragmenty komórkowego kodu genetycznego w taki sposób, by skłonić komórkę do produkowania kopii intruza. Komórka jest jakby fabryką, której sposób działania opisuje jej DNA – np. konkretny fragment mówi komórce, że powinna wytwarzać takie a takie białko. Wirus zmienia tę instrukcję działania – „wgrywa” komórce własne instrukcje i fabryka zaczyna produkować jego kopie.
Ale odpowiednio zmieniony wirus może wprowadzać do komórki także inne informacje. Np. przekonać ją, ze nie jest wcale komórką skóry, ale komórką macierzystą, zdolną do ciągłego podziału i przekształcenia się w każdy typ komórki.
Oczywiście nie jest to aż tak proste. Komórki użyte przez naukowców nie były dowolnymi komórkami, lecz fibroblastami, które już są czymś w rodzaju komórek macierzystych, bardzo licznie występujących w tkance łącznej i dzięki swojej zdolności do podziału biorą udział w procesie gojenia. Pisze "czymś w rodzaju", bo fibroblasty mogą tworzyć tylko ograniczoną ilość typów komórek (podczas gdy prawdziwe komórki macierzyste mogą wytwarzać ich dowolny rodzaj). Gdy tkanka zostanie uszkodzona, fibroblasty zaczynają się namnażać i ich kopie zajmują miejsce uszkodzonych i zniszczonych komórek. To właśnie fibroblastów, pochodzących z próbek skóry pacjentów chorych na schizofrenię, użyto do wyhodowania neuronów, na których prowadzono badania.
Udało się ustalić, że neurony schizofreników mniej chętnie od zdrowych komórek łączą się ze sobą, a substancje chemiczne, których komórka używa do przekazywania impulsów nerwowych (neuroprzekaźniki), są używane przez nią w niewłaściwy sposób. Gdy próbowano poddawać wyhodowane neurony działaniu leków na schizofrenię, okazało się, że leki takie działają tylko na komórki pochodzące od niektórych pacjentów - nie ma leków uniwersalnych. Użyto pięciu różnych leków antypsychotycznych i te, które działały na neurony jednego pacjenta nie miały wpływu na neurony drugiego – ale jeżeli któryś z podanych leków działał na wyhodowane neurony, to znaczy, że zadziałałby także na ich dawcę. To znaczy, że daje się modelować działanie lekarstw w warunkach laboratoryjnych – bez wystawiania pacjenta na działanie substancji, które mogą być nieskuteczne i potencjalnie szkodliwe (nie ma leków, które nie powodują skutków ubocznych, a leki antypsychotyczne to zazwyczaj wyjątkowe świństwa). Znaczy to także, że można testować wiele różnych środków jednocześnie, bez potrzeby długotrwałego zatruwania pacjenta i dochodzenia do właściwej do wyboru właściwej substancji metodą prób i błędów.
Napiszę jeszcze trochę o samym procesie przeprogramowania. Komórki sztucznie przekształcone w komórki macierzyste noszą piękną i wdzięczną nazwę Indukowanych Pluripotencjalnych Komórek Macierzystych (iPSC – induced pluripotent stem cells). (Nazwa tak piękna, że powoduje zakwasy w języku – ale w naukach przyrodniczych takie nazwy to raczej norma niż wyjątek). I proces ich tworzenia nie jest niestety doskonały – zdarzają się błędy i iPSC’y nie działają zupełnie tak, jak powinny. Okazuje się, że różne części DNA są w różnym stopniu podatne na modyfikacje – do niektórych zwyczajnie trudniej jest się dostać, ponieważ są w pewnym sensie osłonięte i zabezpieczone, jak np. telomery, czyli „końcówki chromosomów”. Wiem, że za takie porównanie ktoś z wykształceniem biologicznym mógłby mnie chcieć zamordować (lub choćby okaleczyć), ale chromosom i telomery można wyobrazić sobie jak sznurówkę od buta, której końce (czyli właśnie telomery) są zabezpieczone metalową czy plastikową skuwką.
Znaczy to niestety, że nie wszystkie wyniki uzyskane w badaniach są w stu procentach pewne. Neurony wyhodowane z iPSC’ów mogą zachowywać się inaczej niż naturalne neurony i obniżona liczba połączeń między nimi może wynikać przynajmniej częściowo z tego, że zostały uszkodzone w trakcie przeprogramowania. Jednak już teraz można używać ich do przybliżonego modelowania schorzenia i podatności na terapię lekową. W przyszłości – gdy techniki przeprogramowania komórek się rozwiną – będzie można z większą pewnością przyjmować wyniki badań.
A te same metody, które teraz pozwalają przekształcać jeden rodzaj komórek w drugi, będą mogły zostać użyte w innych celach. Jeżeli w przyszłości uda się otrzymywać w warunkach laboratoryjnych nie tylko komórki, ale całe tkanki, będziemy mogli modelować choroby genetyczne na zupełnie nowym poziomie. Każde z nas będzie mogło zostać swoim własnym królikiem doświadczalnym. A ponieważ komórki macierzyste pochodzą z naszych własnych tkanek, nie grożą nam żadne konsekwencje moralne - w końcu to tylko nasza skóra.
Prawda? Czy nie?
Marek Krysiak
-- - ---
*Gdybyśmy potrafili tak łatwo wskazać genetyczne przyczyny schizofrenii, to wtedy całe badanie byłoby niepotrzebne. O to właśnie chodziło w nim, by oddzielić czysto biologiczne podstawy choroby od wpływu środowiska.
**Oto reklama firmy, zajmującej się projektowaniem i sprzedażą odpowiednich pakietów narzędzi wirusowych: http://www.cellbiolabs.com/lentiviral-expression-and-packaging?gclid=CL23vNzftKgCFQGEDgodO3bpCQ
Nie wiem jak was, ale mnie takie rzeczy upewniają w przekonaniu, że od jakiegoś już czasu żyję w powieści science-fiction).
A oto artykuły:
http://www.genethique.org/revues/revues/2011/Avril/Brennand%20KJ_Modelling%20Schizophrenia_using%20iPSCs_Nature_130411.pdf
http://www.nature.com/news/2011/110413/full/news.2011.232.html
-- - --
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz