Skrivnostno življenje matičnih celic

V današnji oddaji Znanstvene redakcije Frequenza della Scienza bo govora o matičnih celicah, po angleško stem cells. Spoznali bomo, kaj matične celice so, kje v telesu jih najdemo in kakšna je njihova naloga. Govorili bomo tudi o njihovi uporabi v medicini in o tem, kakšni so obeti za uporabo matičnih celic za zdravljenje v prihodnosti.

Del zaslug za izbiro teme gre mednarodni znanstveni konferenci Molecular Life of Stem Cells, ki se je odvijala tridesetega septembra in prvega oktobra v Ljubljani. Konferenca s podnaslovom posttranskripcijska regulacija in epigenomsko inženirstvo v matičnih celicah je v celoti potekala v angleškem jeziku. Dogodek je v našo prestolnico privabil preko 30 uglednih svetovnih znanstvenikov in znanstvenic, tako da so ga opisali kot največji dogodek na področju ved o življenju v Sloveniji v zadnjem desetletju. Tako se nam je ponudila odlična priložnost za pogovor s strokovnjaki s področja matičnih celic in RNK. V prvem delu oddaje bomo tako predstavili potek konference Molecular Life of Stem Cells.

Konferenco Molecular Life of Stem Cells je organizirala skupina slovenskih raziskovalcev in raziskovalk, ki jim je skupno to, da delujejo v tujini. Organizatorji so bili Miha Modic in Tjaša Lepko, doktorska študenta z Inštituta za raziskovanje matičnih celic na raziskovalnem centru Helmholtz Zentrum München, Vesna Makovšek z danskega Inštituta DANDRITE Univerze Aarhus ter Anja Zupan z Biotehniške fakultete. Več o organizaciji dogodka sta nam povedala Miha Modic in Vesna Makovšek:

 

Miha Modic &Vesna Makovšek: Konferenco smo pripravili letos že drugič. Pred dvema letoma smo naredili manjše srečanje, namenjeno predvsem študentom. Takrat smo želeli približati temo matičnih celic, ne samo temo matičnih celic, ampak predvsem to navdušenje nad znanostjo, da jih mogoče spodbudimo za njihovo nadaljnje raziskovanje, da jim mogoče predstavimo nekatere mednarodne povezave, ki obstajajo, hkrati pa tudi spoznamo z vabljenimi govorci.

Pred dvema letoma je bil takrat precej močan odziv, navdušeni smo bili nad tem, da je prišlo preko 300 mlajših raziskovalcev, študentov, tudi nekaj profesorjev. In zaradi tega smo rekli: “no, mogoče je pa smer pravilna, in gremo narediti pravo konferenco v Sloveniji, na katero bomo še vedno povabili študente”. Poskusili smo narediti neko tako zdravo mešanico tujine in slovenskih raziskovalcev, tako da je recimo dve petini tujih in potem ostali so slovenski. In pa tudi znotraj tega, znotraj slovenske populacije, smo poskušali dati priložnost študentom, ampak to zlasti tistim, ki so res aktivno pokazali, da si želijo tega dogodka.

Tako smo v bistvu ugotovili, da konferenca zahteva veliko več planiranja, kot se mogoče vidi na dogodku samem. Zato smo se letos povezali slovenski raziskovalci v tujini in smo nekako skupaj stopili in naredili dogodek doma. Kar smo ugotovili pred dvema letoma, da je bilo narobe, je bilo to, da je bilo marsikateremu predavanju mladim udeležencem težko slediti in s tega vidika smo zato dodali letos en dan, kjer smo pripravili uvodna predavanja. Poleg uvodnih predavanj pa tudi neke delavnice, da predstavimo nekaj zanimivih inovativnih orodij, raziskovanja, pa tudi znanstvenega pisanja in podobno.

Miha je začel aktivno privabljati predavatelje že kar v začetku leta, oziroma marca nekje, bolj aktivno. Tako da do junija je bil seznam potrjenih predavateljev na sami konferenci kar bolj ali manj dokončen. Je pa res, da smo še tudi v zadnjih mesecih pridobili kar še nekaj predavateljev in najbolj aktivne priprave so bile vsekakor v zadnjih treh mesecih oziroma dveh in pol.

 

Kot že rečeno, je šlo za znanstveno konferenco, na kateri so bile predstavljene nove raziskave s področja matičnih celic in RNK. Tako naj zgolj za pokušino navedemo nekaj tematik, ki so tvorile vsebino konference.

Doktor Jacob Hanna z izraelskega znanstvenega inštituta Weizmann je pokazal sveže rezultate svoje raziskovalne skupine o mehanizmih epigenetskega reprogramiranja v človeških naivnih pluripotentih celicah. Doktor Jianlong Wang z newyorškega zdravstvenega centra Mount Sinai Health System je predaval o pluripotenci in celičnem reprogramiranju na molekulski ravni. O vlogi posttranskripcijskih modifikacij RNK med razvojem pa je govoril doktor Donal O'Carroll z Univerze v Edinburgu. Med  osrednjimi predavanji smo pogrešali tudi predavanje kakšne znanstvenice, kar pa je verjetno odraz tega, da so tudi v znanosti moški še vedno povečini na najvišjih akademskih položajih.    

Pri nekaterih raziskovalcih pa seveda raziskovanje RNK sovpada z raziskovanjem matičnih celic. To velja tudi za raziskovalno delo Mihe Modica, glavnega organizatorja konference.

 

Miha Modic:  Nekako uporabljam matične celice kot modelno orodje. So zelo zanimive, ker se iz njih lahko razvije vsakršna celica, ki jo imamo v našem telesu. Zdaj mislim, da je zelo veliko vprašanje, ki ga jaz poskušam odgovoriti, kaj pravzaprav pomeni veliki pok, ki se zgodi v našem telesu, ko imam nek skupek celic, ki so vse enake. Po tem pa v naslednjem dnevu v zarodku, vsaka od teh celic že začenja dobivati svoje specializirano vlogo. In pri tem je zelo pomembno, da razumemo neke molekularne mehanizme, ki  se skrivajo za tem.

Mogoče zelo bazično, pravzaprav je regulacija RNK ključnega pomena za diferenciacijo matičnih celic in za njihovo uporabo. Tako da zato sem rekel, da so pri meni matične celice bolj molekularno orodje, kot pa srž raziskovalnega problema.

 

Na konferenci je predavalo tudi nekaj slovenskih znanstvenikov, ki delujejo v tujini. To so bili doktor Miha Milek, podoktorski raziskovalec z Inštituta Max Delbrück v Berlinu, doktor Jernej Murn, znanstveni sodelavec s harvardske univerze v Bostonu, ter profesor doktor Jernej Ule, vodja laboratorija na Univerzitetnem kolidžu v Londonu in na novo odprtem Inštitutu Francis Crick. Vsi trije se tako ali drugače ukvarjajo z RNK. Doktorja Jerneja Uleta pa smo povprašali, zakaj se je odzval vabilu na konferenco Molecular Life of Stem Cells:

 

Jernej Ule: Prvič, jaz imam tukaj veliko kolegov, na tej konferenci, se je izkazalo. Ljudje, ki sem se z njimi srečal ali spoznal v Ameriki, v različnih koncih Evrope, ljudje, ki so pri meni tudi bili nekaj časa, pa so zdaj nazaj v Slovenijo prišli … Lepo smo se vsi tukaj našli in to je za nas tudi socialni dogodek. Meni je to blazno privlačna konferenca, čisto iz osebnih razlogov.

Ampak, zanimiva konferenca je, ker je zelo malo takih primerov, kjer bi imel zelo zelo strokovno organizacijo, pa predavatelje iz cele Evrope in zelo fokusirano na taka zanimiva vprašanja. Hkrati je pa konferenca odprta javnosti in je tudi zastonj. Ker večina konferenc, kadar sem povabljen na konference, je takih, da so zelo fokusirane in strokovne, ampak v tem krogu.

Pravzaprav sedaj vidim kako je zanimivo, če pridejo zraven študentje in ljudje, ki niso strokovnjaki, ampak nekako odprejo debato, nas prisilijo, da malo bolj na splošno uvod naredimo. In to je tudi za nas boljše. Super ideja.

Raziskujem pa v glavnem celičen odziv na spremembe. Kako se celice lahko prilagajajo stresu, kako se spreminjajo tekom razvoja … Trenutno se veliko ukvarjamo tudi s tem, kako se spreminjajo tekom staranja. To je ena stvar, s katero se bom ukvarjal, dokler se ne postaram tudi še sam.

 

Da bi se dvodnevne konference in preddogodka lahko udeležili vsi zainteresirani, so organizatorji poskrbeli tako za možnost brezplačne prijave s prispevkom kot tudi za brezplačen vstop, kar je na takšnih konferencah redkost. Zanimalo pa nas je tudi, kako so dogodek izkusili poslušalci in poslušalke. Študent mikrobiologije Tim nam je povedal, kaj ga je pripeljalo na konferenco:

 

Tim: V bistvu že dlje časa so tudi fokus mojih raziskav matične celice, oziroma bi rad tudi s tem področjem se mičkeno bolj ukvarjal in sem prišel čisto tako, po novo znanje, po nova poznanstva. Par je takih kolegov, ki jih že dlje časa nisem videl, čisto tako, da ohranjam neke stike, tudi to.

Hkrati pa v bistvu je ta konferenca tudi taka, čisto glede na spikerje, ki so tukaj, oziroma govorce ... Res vrhunski znanstveniki, in ne dobiš velikokrat priložnosti, da jih srečaš, oziroma moraš iti po možnosti na drugi konec sveta. In to je res taka super priložnost za to, da maš na dosegu roke en tak vrhunski znanstveni dogodek.

 

Prvi konferenčni dan je bil namenjen matičnim celicam in prav njim bomo namenili tudi nadaljevanje oddaje. O zanimivem svetu molekul RNK, ki jim je bil namenjen drugi konferenčni dan, pa morda kdaj drugič. Ostanite z nami na 89,3 MHz.

 

We Can't Sleep at Night: Sprehajam (vmesni komad)

 

Pozdravljeni spet na 89,3 MHz. V današnji oddaji Frequenza della Scienza govorimo o matičnih celicah. Predstavili smo vam že potek konference Molecular Life of Stem Cells, v nadaljevanju pa bomo podrobneje predstavili, kaj matične celice so in kako bodo v prihodnosti morda spremenile naše dojemanje zdravljenja številnih bolezni.

Matične ali tudi izvorne celice so celice z neomejenim potencialom za delitev in z zmožnostjo diferenciacije oziroma razvoja v različne tipe celic. Po izvoru matične celice delimo na embrionalne in odrasle. Glede na njihovo zmožnost za diferenciacijo pa ločimo več tipov celic - totipotentne, pluripotentne, multipotentne, unipotentne in druge. V nadaljevanju bomo omenjali predvsem pluripotentne in multipotentne matične celice.

Pluripotentne celice so tiste s potencialom za razvoj v katerikoli tip celice, ki je prisotna po rojstvu. Celice v zgodnjih fazah embrionalnega razvoja so tako pluripotentne.

Po drugi strani pa so matične celice v poznejših stopnjah embrionalnega razvoja, v popkovnični krvi in v odraslem človeku multipotentne. To pomeni, da so zmožne diferenciacije le v nekatere celične tipe. Primer so multipotentne krvotvorne matične celice v kostnem mozgu, iz katerih lahko nastanejo vsi tipi krvnih in imunskih celic, ne morejo pa nastati denimo jetrne celice.

Odrasel človek ima torej le odrasle, multipotentne matične celice. Te celice se poleg kostnega mozga nahajajo še na primer v lasnem mešičku in resicah tankega črevesja. Oziroma povsod tam, kjer je zaradi obnove tkiva potrebno, da stalno nastajajo nove celice. Zakaj po rojstvu pluripotentnih celic nimamo več, je orisal docent Martin Leeb z Univerze na Dunaju, eden od predavateljev na konferenci Molecular Life of Stem Cells.

 

Martin Leeb: So there are no pluripotent stem cells in adults. Life is an endless circle so to say. There are pluripotent cells that form the animal, or the human, and then you set aside a portion of the cells which are the germ cells which make sperm and the oocytes. And then, after fertilization, they come together again, form a an embryo and this embryo, again, contains this pluripotent stem cells and so on. So this is an endless circle.

In an adult body there are no pluripotent cells because it is not needed. What you need is pluripotent cells that can do everything only once in this circle of life, this is to initiate development.

What you need in the adult body are multipotent, adult stem cells they are called. So they replenish your body, for example the most active forms would be the blood stem cells or the skin stem cells, which constantly, during the whole, replenish the skin and also replenish the blood system at extremely high rate.

 

Pluripotentne celice so torej nujne pri razvoju zarodka, pri katerem organi šele nastajajo in se razvijajo, medtem ko so multipotentne celice pri odraslem nujne za obnavljanje zgolj določenih že razvitih tkiv.

Tako imenovane pluripotentne celice se od ostalih telesnih celic ločijo po tem, da imajo zmožnost uporabiti katerikoli gen. Čeprav imajo vse celice enak dedni zapis, se v telesnih celicah izraža le določen nabor genov. Z razvojem embria se tkiva in celice vse bolj diferencirajo, zato določenih genov ne potrebujejo več in se ti utišajo.

Utišanje določenih delov genoma v celici poteka tako, da se DNK ovije okoli regulatornih proteinov, s čimer je fizično onemogočeno, da bi se geni na teh delih prepisovali in izražali. Mehanizem utišanja genov zmanjša tveganje za nastanek napak v genskem zapisu DNK - sestava odraslih tkiv iz pluripotentnih celic, v katerih bi bili vsi deli DNK vedno dostopni, v naravnih pogojih namreč ne bi bila smotrna. Če vas podrobneje zanima, kako je regulirano utišanje in izražanje genov, vas vabimo k poslušanju naše oddaje o epigenetiki z naslovom Simfonija v ge-nomu.

Celici v odraslem telesu tako ostanejo na voljo le še tisti geni, ki jih potrebuje za opravljanje svoje naloge. Kožna celica tako denimo ohrani zmožnost tvorbe keratina in kolagena, ni pa zmožna proizvajati jetrnih encimov.

Multipotentne matične celice imajo torej utišanih več genov kot pluripotentne. Ima pa vsaka matična celica, tako multipotentna kot pluripotentna, pri vsaki delitvi možnost ostati matična ali se diferencirati v bolj specializirano vrsto celic. Kako pa celica ve, katero pot mora ubrati? Celice lahko ohranijo lastnosti matičnih celic le, če se nahajajo v posebnem mikrookolju, imenovanem niša.

V nišah se poleg matičnih celic nahajajo tudi signalne molekule, katerih naloga je, da matičnim celicam predajajo sporočila, denimo, da naj se prično diferencirati ali naj ostanejo matične celice. Na ta način je tudi delitev matičnih celic posredno omejena, zato je njihovo število v telesu ves čas bolj ali manj konstantno.

Matične celice iz na primer lasnega mešička se ob določenem signalu začnejo deliti in diferencirati v celice, iz katerih bo nastal las. Prisotnost signalnih molekul je ključnega pomena, saj brez njih matične celice umrejo. Zato je pomembno, da so v gojišču prisotne tudi, kadar jih gojimo v laboratoriju.

V nadaljevanju oddaje bomo slišali, kaj vse znanstveniki in znanstvenice počnejo z matičnimi celicami v laboratoriju ter kako daleč smo že na poti od raziskav do uporabe matičnih celic v medicini. Ostanite z nami na valovih Radia Študent.

 

Pixies - Um Chagga Lagga (vmesni komad)

 

Dobrodošli nazaj v oddaji Frequenza della Scienza. Danes smo pod drobnogled vzeli matične celice. V nadaljevanju oddaje bomo spoznali, zakaj imajo matične celice potencial, da popolnoma spremenijo naš pogled na zdravljenje bolezni.

Če zgolj orišemo možen spekter uporabe matičnih celic, sega ta od obnavljanja tkiv, gojenja novih organov, preprečevanja in zdravljenja raka, okužbe s HIV do povračanja izgubljenih zob in vida. Matične celice imajo velik potencial tudi za zdravljenje neplodnosti, odpravljanje nevrodegeneracije in morda celo za podaljšanje življenjske dobe.

Vendar pa je realno stanje njihove uporabe zaenkrat še precej drugačno, saj smo v današnji medicinski praksi še vedno omejeni na terapije z uporabo odraslih matičnih celic. Spomnimo se, da so odrasle matične celice multipotentne, kar pomeni, da imajo zmožnost diferenciacije le v določene celične tipe. Poglejmo si nekaj primerov trenutne uporabe matičnih celic v medicini.

Že skoraj pol stoletja izvajamo zelo široko razširjeno presaditev krvotvornih matičnih celic kostnega mozga. Odrasle matične celice se uporabljajo tudi za rast kožnih presadkov za paciente z obsežnimi opeklinami. Pred kratkim pa je bila njihova presaditev odobrena tudi za zdravljenje roženice oziroma površine očesa po kemičnih opeklinah ter za celjenje kosti. Znanstvenikom in znanstvenicam je poleg tega že uspelo v laboratoriju iz matičnih vzgojiti funkcionalne beta celice trebušne slinavke, ki v primeru sladkorne bolezni prenehajo izločati inzulin.

Po drugi strani pa bi možnost uporabe pluripotentnih matičnih celic, ki se lahko diferencirajo v katerokoli celični tip, hipotetično pomenila, da bi bilo mogoče pozdraviti marsikatero sedaj neozdravljivo bolezen. Čeprav je bil koncept pluripotentnosti opisan že v začetku dvajsetega stoletja, so prvo takšno celico iz človeka pridobili šele konec stoletja. Šlo je za pluripotentno embrionalno celico.

Leta 2006 je v raziskovanju matičnih celic prišlo do enega ključnih napredkov. Več o tem nam pove doktor Mark Denham z Univerze Aarhus na Danskem.

 

Mark Denham: One of the major advances in the last ten years would be the ability to change a normal cell, like a skin cell, back into a very early stem cell. This is called reprogramming and this was discovered by a Japanese group and Yamanaka was the head of the laboratory in that lab. And he subsequently was awarded a Nobel prize for that work.

The importance of it is that it allows scientists to generate new stem cells, new types of stem cells, from different patients that might have different diseases and then be able to study those diseases by changing them back into a stem cell. And then from that you can change those stem cells into specialised cell types that might be affected in different disorders.

 

Opisani proces imenujemo celično reprogramiranje in na tak način pridobljenim celicam pravimo inducirane pluripotentne matične celice. Embrionalne matične celice tako niso več edine pluripotentne celice, na katerih lahko raziskujemo. Možno je vzeti katerokoli celico iz odraslega človeka, na primer celico iz kože, in jo reprogramirati v pluripotentno celico. Princip induciranja pluripotentnosti bi v prihodnosti lahko povzročil velik preobrat. Če vzamemo odrasle celice moškega, recimo kožne celice, ter jih induciramo v pluripotentne, je možno iz njih pridobiti tudi jajčeca ali semenčice. Tako bi dva moška lahko imela otroka brez uporabe jajčnih celic darovalke.

Zdravljenje s pluripotentnimi induciranimi in embrionalnimi matičnimi celicami pa je še v fazi raziskovanja. Nobena terapija še ni bila odobrena. Doktor Mark Denham, ki je tudi predaval na konferenci Molecular Life of Stem Cells, nas je posvaril o številnih zavajajočih in dragih ponudbah terapije z matičnimi celicami:

 

Mark Denham: So, currently there is no proven stem cell therapy based on that. And that is because it is still a new field and it is still a lot of regulations and other technical and scientific issues that need to be overcomed. So when would one be available, I think that this could still be a long way off and that if people are looking at stem cell therapy for curing particular types of diseases, I would be very cautious about google-searching for companies that can provide that. Because there are a lot of claims that companies make, that one has to be very cautious about.

 

Pri zdravljenju tako z induciranimi kot z embrionalnimi pluripotentnimi matičnimi celicami se srečujemo s številnimi izzivi. Tri glavne težave, s katerimi se srečujemo pri njihovi presaditvi, so: omejitev števila celičnih delitev in diferenciacija v želeni celični tip, imunski odziv bolnika ter zagotovitev, da matične celice po operaciji ostanejo na želenem mestu. V mislih pa moramo imeti tudi, da je pri presaditvi možno uporabiti ali bolnikove lastne matične celice ali celice drugega darovalca.

Prvi razlog, da matične celice še niso na voljo v klinični praksi, je ravno v njihovi osnovni lastnosti - sposobnosti neomejene delitve. Če bi se presajene celice kar naprej delile, bi lahko prišlo do novotvorbe oziroma do nastanka rakastega tkiva. Težavno je tudi doseči, da se matične celice diferencirajo v le eno, točno določeno vrsto celic.

Druga velika težava je imunski odziv telesa na presajene celice, saj že sam postopek presaditve povzroči vnetni odgovor telesa. Imunski sistem lahko burno odreagira celo v primeru uporabe bolniku lastnih embrionalnih matičnih celic. To težavo bi se dalo deloma zaobiti z zdravili, ki zavirajo delovanje imunskega sistema, ali v prihodnosti morda tudi z genskim spreminjanjem vnesenih celic. Ena izmed možnih rešitev bi lahko bila zamenjava genetskega materiala donorskih celic s pacientovim. Tako bi morda pretentali imunski sistem, da presajenih celic ne bi prepoznal kot tujih.

Tretji večji problem je zagotoviti, da celice po operaciji ostanejo na želenem mestu. Zaželeno je, da se celice čim manj premikajo. Prav tako pa je treba poskrbeti, da se celice še naprej delijo in tako nadomestijo manjkajoče celice ali poškodovano tkivo.

Cilj raziskovanja z matičnimi celicami pa ni vedno, da jih vnesemo v telo. To velja tudi za raziskovalno delo Marka Denhama z Univerze Aarhus na Danskem:

 

Mark Denham: My lab is interested in Parkinson disease which is a neurodegenerative disorder that a lot of people are affected by in older age. We are interested in using the stem cells to generate these nerve cells that are affected in patients and study them in a dish. And what we hope to be able to achieve by doing this is to look at why the cells are dying and to potentially develop new drugs or therapeutic approaches to prevent the cells from dying. So this is a bit different to using stem cells to put (them) back into a patient, to replace the cells. We want to use the stem cells in a way to develop new drugs and by taking skin cells from patients and reprogramming them back into stem cells we can then make this nerve cells and then study those. I think this is an exciting area because prevention is allway better option or better alternative than therapy approach to replace dying cells.

 

Poleg zdravljenja obstajajo torej tudi druge aplikacije matičnih celic, ki so že v uporabi. Ena takšnih je preizkušanje varnosti zdravil. Pluripotentne matične celice, ki se nenehno delijo in diferencirajo v želeno vrsto celic, omogočajo neomejeno pridobivanje celičnih linij, na katerih preučujemo različne vplive zdravil. Tako lahko recimo preučujemo prehajanje učinkovine skozi kožo, toksične učinke zdravila na srčne celice ali učinek presnove zdravil v jetrnih celicah. To je pomembno, ker s celičnimi linijami deloma nadomestimo poskuse na živalih.

Na področju matičnih celic je še mnogo neznank, zato poteka tudi veliko bazičnih raziskav, ki preučujejo njihovo delovanje. Znanstveniki in znanstvenice pogosto odstranijo določen gen, da vidijo, kakšne posledice ima njegova odstranitev za delovanje celice. Na ta način spoznavajo funkcijo odstranjenega gena.

Za gensko spreminjanje matičnih in drugih celic je na voljo več metod genskega inženirstva. V zadnjih letih je na splošno  zelo priljubljen sistem, imenovan CRISPR/Cas9. Sistem CRISPR/Cas9 si lahko predstavljamo kot molekularne škarje, ki odrežejo molekulo DNK na točno določenem mestu. To mesto je na primer gen, ki ga preučujemo. Nastalo vrzel lahko dopolnimo z drugim genom ali pa gen le izrežemo iz DNK. Doktor Mark Denham je sistem CRISPR/Cas9 označil kot enega izmed pomembnejših dosežkov zadnjih let. Prisluhnimo, zakaj.

 

Mark Denham: Probably the other major advance in the last two or three years is a gene editing technique where we can delete or change regions within the genome which then gives scientist the ability to either repair mutations or introduce mutations into cells for studying them in the dish. And of course the repairing then gives possibilities in the future for potential therapeutic applications.

 

Razmišljanje o problematičnosti genskega spreminjanja matičnih celic je z nami delil tudi doktor Sebastian Bultmann z Ludwig-Maximilianove univerze v Münchnu, ki je na konferenci Molecular Life of Stem Cells vodil delavnico o CRISPR/Cas9. Sebastian Bultmann:

 

Sebastian Bultmann: So, I think that at the moment (there is) really no need to genetically modify any human stem cells – I mean, human stem cells maybe for understanding biology, but not for therapeutic reasons or for cloning or something like that. I think it's an important concern that we need to take care of or deal with. This should not be ... genetic modified human is not something we want, for example. But the question is really - in what kind of cases would we like to use that at all? So I think that, in my opinion, there are not many reasons to do any genetic modifications in human embryos at all, (not) even for therapeutic reasons, because most of these genetic diseases can be identified by in vitro fertilization and preimplantation diagnostics. So one can essentially choose also the embryos that don't have the mutation of that disease. So it wouldn't make sense to actually modify or correct that disease in patients. I think there are very rare cases where that would be a possibility.

 

CRISPR/Cas9 in ostale metode za gensko spreminjanje si zagotovo zaslužijo čisto svojo oddajo, da bi razumeli, kako delujejo. Zato se bomo v nadaljevanju vrnili k temi današnji oddaje, to je k matičnim celicam. Ostanite z nami na 89,3 MHz.

 

PJ Harvey: The Orange Monkey (vmesni komad)

 

Dobrodošli nazaj v oddaji Frequenza della Scienza. Danes teče beseda o matičnih celicah. Za konec se bomo dotaknili še etičnih dilem, ki se porajajo ob raziskovanju in uporabi matičnih celic v medicinske namene.

Ob raziskovanju zarodnih matičnih celic je po letih stagnacije prišlo do večjega napredka na področju umetne oploditve. V postopkih in vitro oploditve se namreč uporabljajo iste laboratorijske tehnike kot pri gojenju matičnih celic. Tako je sedaj v laboratoriju možno oploditi več jajčec hkrati in v prvih šestih do osmih dneh izvesti genetske preiskave nastalih zarodkov.

Na podlagi preiskav in opazovanja razvoja se v prvih dneh po oploditvi izbere najbolj ustrezen zarodek, ki se ga vnese v maternico, preostale pa se zamrzne. Na ta način nove tehnike oploditve omogočajo zanositev tudi ženskam s slabo kvaliteto jajčec. Preučuje se celo možnost zamrznitve predhodnikov spolnih celic, zato da bi otroci, ki se pred puberteto zdravijo s kemoterapijo, kasneje lahko imeli svoje otroke.

Matične celice so torej v zadnjem času na mnogih področjih prinesle veliko konkretnih sprememb, še več pa jih obetajo. Na neznanstvenem parketu je raziskovanje odraslih matičnih celic večinoma pozitivno sprejeto, drugače pa je z embrionalnimi matičnimi celicami. Kot pri vseh velikih odkritjih en del javnosti zdravljenju z embrionalnimi matičnimi celicami ne nasprotuje, drugi del je pa odločno proti.

Nekaterim nasprotnikom embrionalnih matičnih celic se zdi sporna predvsem uporaba zarodkov, ker verjamejo, da življenje nastopi takoj po spočetju. Prepričani so, da je delovati zoper v laboratoriju ustvarjeno tvorbo iz dobrih sto ali dvesto celic umor, ker se zarodku onemogoči nadaljnji razvoj. Medtem pa se zagovornikom uporabe zarodnih matičnih celic zdi problematična že določitev meje začetka življenja. To bi namreč lahko postavili šele po ugnezditvi zarodka v maternico ali še pozneje v embrionalnem razvoju ali šele ob rojstvu.

Zarodne matične celice za raziskovanje ali uporabo v medicini so pridobljene iz zarodkov, ki ostanejo v postopku umetne oploditve. Kot ste že slišali, se za oploditev izbere najbolj ustrezen zarodek. Ostale zarodke lahko starši donirajo za druge pare, ki ne morejo spočeti niti z in vitro metodami, ali za raziskave, ki so zaradi velikega pomena za znanost odobrene s strani etične komisije. Zarodki, ki zaradi genetskih  deformacij po oploditvi verjetno niti ne bi bili donošeni, pa se v vsakem primeru zavržejo, razen če jih uporabijo za preučevanje genetskih motenj.

Tako so klinike, ki izvajajo umetne oploditve, sčasoma primorane v uničenje zarodkov, ki so preostali po in vitro oploditvi. Število teh zarodkov krepko presega število posameznikov, ki ne morejo imeti otrok, zato donacije zarodkov drugim parom nastale težave ne bi rešile.

Zdi se, da ni možno podpirati umetne oploditve, hkrati pa nasprotovati uporabi v laboratoriju ustvarjenih odvečnih zarodkov v dobro znanosti. Raziskovalna skupina doktorja Martina Leeba z Univerze na Dunaju za svoje raziskovalno delo uporablja tudi človeške zarodke. Zato smo doktorja Leeba vprašale, če lahko z nami deli svoj pogled na pereče etične dileme.

 

Martin Leeb: I fully understand the ethical concerns and I think in a research one has to really take this seriously. But on the other hand I think you have to weigh what's the advantage and what's the ethical risk. And I think especially when working with human embryonic stem cells the risk, ethically – this is my personal view – is relatively low. Because human embryonic stem cells, firstly you can make them a few times and then use the cells endlessly. Because embryonic stems cells, the defining property of the cells is that they can self-renew indefinitely in culture by maintaining the pluripotent potential. And usually these embryonic stem cells are made from leftover zygotes cycles, from leftover embryos, which are no longer used in fertility treatments.

 

Nestrinjanje velikega dela javnosti z uporabo zarodkov v medicinske namene ima lahko širše implikacije, kot bi si želeli. Tako je prepoved financiranja za tovrstne poskuse pod Bushevim mandatom raziskovalce in raziskovalke v ZDA za nekaj časa pahnila v neposredno finančno odvisnost od privatnih institucij in njihovih  sredstev. Posledično se je obseg teh raziskav zmanjšal. To je samo še en primer, ki kaže, kako lahko neznanje, strah pred neznanim in predsodki ovirajo napredek znanosti.

V današnji oddaji smo raziskovali področje matičnih celic. Spoznali smo, kaj matične celice so in kakšen je njihov potencial za zdravljenje ter tudi etične in tehnične pomisleke glede njihove uporabe. Na začetku oddaje smo poročali tudi o mednarodni znanstveni konferenci Molecular Life of Stem Cells, zato bomo za zaključek prisluhnili še slovenskim znanstvenikom, ki delujejo v tujini. Najprej prisluhnimo doktorju Jerneju Uletu, ki nam je predstavil svoj vidik nabiranja izkušenj v tujini.

 

Jernej Ule: No, se mi zdi, da če greš v tujino, potem se ti zmeraj kakšne zanimive stvari zgodijo. Imel sem malo sreče. Tekom mojega študija v New Yorku, doktorata, ravno takrat se je odprla ta genomika, sekveniranje in sem ravno »trefnil« to področje, ker nisem niti pričakoval, da se bo to še naprej tako razvijalo. Po New Yorku sem bil v Cambridgeu v Angliji, zdaj sem pa v Londonu.

V znanosti je mobilnost ključna, da se povežeš, da odpreš nove povezave, da lahko nekako preskočiš tiste okvire, v katerih si bil pač originalno vzgojen. Ampak hkrati imam zmeraj možnost v Sloveniji. O tem premišljam in iščem priložnost. Ni nujno, da je Slovenija nek ultimat, kamor moramo vsi nazaj priti, ampak je izredno privlačna še za nas. To ne pomeni, da ko enkrat greš iz Slovenije, se ne boš nikoli več vrnil.

 

Sedaj pa prisluhnimo še Vesni Makovšek in Mihi Modicu,  organizatorjema konference, ki si želita, da bi njihov dogodek spodbudil slovensko znanstveno skupnost k organizaciji še več podobnih dogodkov in večjemu povezovanju:

 

Vesna Makovšek & Miha Modic: V bistvu mi imamo nekako željo, da se tudi nekako približa to področje v Sloveniji in da se tudi na tem področju začnejo stvari odvijati. Ker vsekakor si želimo, glede na to, da smo v tujini, oziroma smo bili v tujini, sodelovanja na nek način s Slovenijo. In mogoče spodbuditi (sodelovanje) tudi na tak način.

Jaz bi mogoče samo dodal, da mislim, da so zelo pomembne priložnosti, ki jih dobimo v življenju. Brez nekih priložnosti je težko nadaljevati napredek. Zdi se mi, da je mogoče v Sloveniji malo premalo raziskovalnega dela in pravzaprav ne razumem, zakaj. Zakaj študenti tekom svojega študija ne začnejo dodatnih ur preživljati v laboratoriju, da pravzaprav ugotovijo, če jih to zanima? V bistvu se zelo pozno spoznajo s pipeto v laboratoriju in podobnimi stvarmi. Mislim, da se mogoče to lahko spremeni na ta način, da spoznajo raziskovalce. Da v bistvu dobijo vpogled ne samo v neka predavanja, kjer se navaja neke podatke, ampak da znajo, kaj pomeni projekt od začetka do konca. S tega vidika poskušamo mogoče tudi ostale navdušiti, da bi za nami nadaljevali kakšne take konference, ali pa recimo poletne šole. Mogoče recimo več možnosti raziskovalnih izmenjav v tujih laboratorijih in podobno. Tako da upajmo, da ne bomo osamljeni.

Tudi mogoče (glede) tega povezovanja s tujino, na splošno pridobivanje novih izkušenj v tujini … mogoče (je) tudi potem povezovanje nazaj s Slovenijo.

 

Skrivnostno življenje matičnih celic so raziskovale Angelika, Maja in Andrea.

Urednikovala je Teja.

Brala sta Polona in Rasto.

Tehnicirala sta Makis in Špiler.