Jašterici dokáže dorásť chvost, mlokovi dorastú celé končatiny. Regenerácia zničených štruktúr ľudského tela je však výrazne obmedzená. Vďaka regeneratívnej medicíne môže byť v budúcnosti opak pravdou: napríklad obnova špecifických neurónov v mozgu sa zdá byť čoskoro dosiahnuteľná.
Človek má esenciálnu schopnosť regenerácie vlastných tkanív: bunky plnia svoju funkciu, starnú, odumierajú, až sú nahradené mladšími. Krv, koža či črevá majú vysokú regeneračnú schopnosť; napríklad vrchná vrstva kože sa kompletne obnoví každé tri až štyri týždne.
Pri Parkinsonovej chorobe DA neuróny v striate odumierajú, čím klesá ich celkový počet. Transplantácia nových neurónov vyzerá ako sľubná liečba, zdroj Lindvall et al., 2010, J Clin Invest, úprava autorka.
Chýbajúce neuróny
Regeneračná schopnosť srdca alebo mozgu je, naopak, veľmi nízka. Zvrátenie náhleho poškodenia alebo postupnej degenerácie týchto tkanív si teda vyžaduje medicínsku pomoc. Príkladom je Parkinsonova choroba – neurodegeneratívne ochorenie, pri ktorom dochádza k veľmi lokálnej strate neurónov. Odumierajú práve dopaminergické (DA) neuróny, čiže neuróny vylučujúce neurotransmiter dopamín, prítomné v strednom mozgu (mezencefale), v časti striatum. Ich strata je nezvrátiteľná, keďže sa nedokážu zregenerovať. Nedostatok dopamínu zapríčiní tras, spomalenú pohyblivosť či psychotické poruchy. Súčasná farmakologická liečba dokáže potlačiť symptómy doplnením chemických látok na zvýšenie produkcie dopamínu. Ak neuróny postupne odumrú, takáto liečba už viac nie je efektívna. Tu sa otvárajú dvere bunkovej terapii: dali by sa potrebné neuróny získať a transplantovať do mozgu pacienta?
Transplantácia fetálneho tkaniva
Túto otázku si kládli aj vedci zo švédskej Lundskej univerzity. V roku 1986 potkanom pomocou 6-hydroxydopamínu (6-OHDA) vytvorili léziu na jednej strane mozgu. Zákrok zničil DA neuróny, čím modelovali Parkinsonovu chorobu. Parkinsonické potkany mali špecifické prejavy: vykonávali ipsilaterálne rotácie, čiže sa točili do strany, v ktorej mali léziu. Vedci do postihnutej oblasti transplantovali mezencefalon ľudského plodu. Z tkaniva sa, ako pri vývine plodu, vytvorili DA neuróny, čím sa potkanom vrátila aktivita a počet rotácií výrazne klesol.
Pravé striatum pacienta s Parkinsonovou chorobou vykazovalo nízku aktivitu (vľavo). Po transplantácii (stred a vpravo) sa aktivita vrátila. Ľavá neoperovaná strana postupne degenerovala typicky pre Parkinsonovu chorobu, zdroj Lindvall et al., 1994, Ann Neurol, úprava redakcia.
Vďaka pozitívnym výsledkom sa transplantácia zopakovala na ľudskom pacientovi už o rok neskôr. Operované pravé striatum znovu nadobudlo aktivitu, kým neoperovaná ľavá strana degenerovala. Klinické symptómy mizli a tri roky po transplantácii pacient nepotreboval lieky na Parkinsonovu chorobu. Aj 24 rokov po transplantácii posmrtná analýza ukázala prítomnosť DA neurónov v operovanej časti.
Transplantácia do jednej strany mozgu si však vyžaduje tkanivá z troch až štyroch plodov, čo predstavuje vysokú rôznorodosť a súčasne imunologický risk. Fetálne tkanivo je získané z interrupcií, z čoho vyplýva logistický problém nepredvídateľnosti zásob a tiež otázka bioetiky. Z týchto dôvodov sa transplantácie fetálneho tkaniva napriek pozitívnym výsledkom nestali rutinnou liečbou.
Prekurzory z kmeňových buniek
Ako alternatíva sa ukázali kmeňové bunky. Pluripotentné kmeňové bunky sú schopné vytvoriť akékoľvek tkanivo postupnou diferenciáciou: špecifikuje sa ich tvar, proteínové zloženie, teda aj funkcia. Tento proces normálne prebieha pri vývine plodu. Cieľom vedcov bolo zistiť, aké signálne molekuly a v akých koncentráciách aktivujú procesy na vznik DA neurónov. Myšlienka je takáto: ľudské embryonálne kmeňové bunky alebo indukované pluripotentné kmeňové bunky sú v kultúre vystavené molekulám, ako by boli v embryu. Sú nútené špecifikovať sa, až na šestnásty deň dosiahnu identitu DA prekurzorov. Tá sa ukázala ako vhodná na transplantáciu – prekurzory sú dosť vyvinuté, aby netvorili nádory, zároveň dostatočne mladé na prežitie transplantácie. DA prekurzory dospejú do DA neurónov v mozgu pacienta.
Výsledky 6-OHDA potkanov boli opäť priaznivé. Prekurzory sa začlenili a symptómy Parkinsonovej choroby sa zvrátili. Bunková terapia prináša množstvo výhod: prekurzory môžu byť skladované v mraze, čo zabezpečí dostatočné skladové množstvo a zároveň možnosť testovania kvality a bezpečnosti z pohľadu bunkovej identity.
Kmeňové bunky sa pridaním správnych molekúl do bunkovej kultúry špecifikujú na DA prekurzory a DA neuróny. Na šestnásty deň sú prekurzory transplantovateľné, zdroj Kunath, 2020, University of Edinburgh lecture, úprava autorka.
Budúcnosť liečby Parkinsonovej choroby
Prvá klinická štúdia prebehla v roku 2018 v japonskom Kjóte, keď neurochirurgovia implantovali prekurzory siedmim pacientom s Parkinsonovou chorobou. Výsledky potvrdili nárast množstva DA neurónov, a teda redukciu symptómov. Vo februári 2021 boli publikované protokoly na spoľahlivú tvorbu prekurzorov, čím dostala bunková terapia v rámci klinických štúdií liečby Parkinsonovej choroby zelenú aj v USA – možno teda očakávať ďalšie relevantné údaje. Sľubné výsledky ukazujú využitie poznatkov vývinovej biológie a stimulujú výskum asistovanej regenerácie ďalších orgánov vrátane obličiek či srdca.
Alexandra Lesayová
College of Medicine and Veterinary Medicine
University of Edinburgh
Viac podobných článkov nájdete na stránke vedator.space.
