Η βιταμίνη C δεν ωφελεί μόνο τη δική μας υγεία, αλλά και την υγεία της… αναγεννητικής ιατρικής. Διότι, όπως θα διαβάσετε, με «όπλο» τους τη βιταμίνη C (και όχι μόνο), ερευνητές στη Νέα Υόρκη, μεταξύ των οποίων και ένας Ελληνας, κατάφεραν να αναπρογραμματίσουν πολύ πιο εύκολα και γρήγορα ενήλικα κύτταρα ώστε να συμπεριφέρονται ως πολυδύναμα (ώστε να γίνουν δηλαδή κύτταρα iPS, induced pluripotent stem cells). Τα νέα αποτελέσματα της ομάδας φαίνεται να χαρίζουν κυτταρικό αναπρογραμματισμό με την ταχύτητα του… λαγού στον γνωστό μύθο του Αισώπου αλλά και τις τελικές νικητήριες επιδόσεις της… χελώνας (τη στιγμή που οι υπόλοιπες, «κλασικές» μέθοδοι… αγκομαχούν να τερματίσουν!).
Ζητείται fast… rewind



Ο επικεφαλής του νέου επιτεύγματος Ματίας Στάτφελντ από το Πανεπιστήμιο της Νέας Υόρκης

Ας δούμε όμως αναλυτικά τι «λαγούς» έπιασαν οι επιστήμονες με επικεφαλής τον Ματίας Στάτφελντ, επίκουρο καθηγητή Κυτταρικής Βιολογίας στο Ιατρικό Κέντρο Langone του Πανεπιστημίου της Νέας Υόρκης, όπως ανέφεραν σε πρόσφατη δημοσίευσή τους στην έγκριτη επιθεώρηση «Stem Cell Reports» (οnline δημοσίευση στις 16 Σεπτεμβρίου 2014). Για να εννοήσουμε το μέγεθος της επιτυχίας τους, το οποίο έκανε κάποιους ειδικούς να μιλούν για την αρχή μιας νέας επανάστασης στον αναπρογραμματισμό κυττάρων, ας πάμε λίγο πίσω –όχι πολύ, ως το 2006 –ώστε να εξηγήσουμε ποια ήταν ως σήμερα η νέα μεν, αλλά «παραδοσιακή» πλέον μέθοδος αναπρογραμματισμού: αναφέραμε το 2006 διότι τότε ο Σίνγια Γιαμανάκα του Πανεπιστημίου του Κιότο στην Ιαπωνία παρουσίασε την τεχνική δημιουργίας των κυττάρων iPS, για την οποία μάλιστα έξι χρόνια αργότερα κέρδισε το Νομπέλ Ιατρικής. Η τεχνική αφορά την προσθήκη τεσσάρων γονιδίων (ονομάζεται ΟΚSM και προκύπτει από τα αρχικά για τα Οct4, Klf4, Sox2, myc) σε ενήλικα κύτταρα –τα γονίδια γυρνούν πίσω το «ρολόι» των κυττάρων και τα κάνουν να συμπεριφέρονται ως εμβρυϊκά. Θεωρητικώς με τη μέθοδο αυτή θα μπορεί να λαμβάνεται δείγμα ενήλικων κυττάρων, π.χ. δερματικών, από ένα άτομο και τα κύτταρα θα μετατρέπονται σε iPS με τη μέθοδο Γιαμανάκα. Στη συνέχεια τα iPS θα καλλιεργούνται στο εργαστήριο και με την προσθήκη των κατάλληλων παραγόντων θα ωριμάζουν μετατρεπόμενα στον επιθυμητό κάθε φορά κυτταρικό τύπο (για παράδειγμα σε κύτταρα του αίματος, του εγκεφάλου ή της καρδιάς). Τα κύτταρα που θα προκύπτουν θα γυρνούν… πίσω στον ασθενή αντικαθιστώντας κατεστραμμένους ιστούς του ανάλογα με τις εκάστοτε ανάγκες.

Ωραία λοιπόν όλη αυτή η θεωρία. Στην πράξη όμως έχουν εμφανιστεί πολλά τεχνικά εμπόδια με κυριότερο ότι τα ποσοστά μετατροπής των ενήλικων κυττάρων σε σταθερά κύτταρα iPS είναι της τάξεως του 1% ή και λιγότερο, ενώ παράλληλα η όλη διαδικασία με τα «φτωχά» αποτελέσματα μπορεί να διαρκέσει ολόκληρες εβδομάδες.
Είναι λοιπόν επόμενο το ότι πολλές ερευνητικές ομάδες ανά τον κόσμο αναζητούν τρόπους ώστε να ανεβάσουν αυτά τα ποσοστά επιτυχίας. Ωστόσο, παρότι σε κάποιες περιπτώσεις έχουν αναφερθεί βελτιώσεις στην αύξηση του ποσοστού μετατροπής των κυττάρων, οι μέθοδοι μέχρι σήμερα συνδέονταν με παρέμβαση σε ζωτικής σημασίας γονίδια, γεγονός που θα μπορούσε να έχει ως αποτέλεσμα μεταλλάξεις επικίνδυνες για χρήση κάποια στιγμή των τεχνικών σε ανθρώπους.
Τα τρία «μαγικά» χημικά


Τώρα, ακολουθώντας έναν πολύ πιο φυσικό, μη παρεμβατικό δρόμο, όπως αναφέρει ο δρ Στάτφελντ στο «Βήμα», η δική του ομάδα κατάφερε να αυξήσει σημαντικά τους αριθμούς των κυττάρων χωρίς προβλήματα. Ο επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας εξηγεί ότι «χρησιμοποιήσαμε τα τέσσερα γονίδια της μεθόδου Γιαμανάκα αλλά εκθέσαμε συγχρόνως τα κύτταρα σε τρία χημικά. Τα χημικά αυτά στοιχεία τροποποιούν παροδικώς ένζυμα που υπάρχουν στα περισσότερα κύτταρα. Βασικός μας στόχος ήταν να ανακαλύψουμε αν αυτά τα στοιχεία θα μπορούσαν να συνδυαστούν ώστε να δημιουργήσουμε μεγάλους αριθμούς βλαστικών κυττάρων».
Ποια είναι όμως τα τρία «κλειδιά» που ανοίγουν τις πύλες του αναπρογραμματισμού; Δύο εξ αυτών παρεμβαίνουν σε γνωστά μονοπάτια σήμανσης, τα Wnt και ΤGF-β, τα οποία ρυθμίζουν πολλές και διαφορετικές διαδικασίες ανάπτυξης των κυττάρων. Το τρίτο «κλειδί» το βρίσκουμε και στην πορτοκαλάδα. Πρόκειται για τη βιταμίνη C (ονομάζεται και ασκορβικό οξύ), η οποία είναι «διάσημη» για τις αντιοξειδωτικές της ιδιότητες, ωστόσο πρόσφατα αποκαλύφθηκε ότι μπορεί να είναι πολύτιμη και στη δημιουργία κυττάρων iPS ενεργοποιώντας ένζυμα που «ανακατασκευάζουν» τη χρωματίνη –το σπειροειδές «καλούπι» του DNA –με αποτέλεσμα να ρυθμίζεται η γονιδιακή έκφραση.
Από το 1% στο 80%!


Ο δρ Στάτφελντ μάς ενημερώνει ότι τα πειράματα ξεκίνησαν με ινοβλάστες που ελήφθησαν από το δέρμα ποντικών. «Πρόκειται για κύτταρα που χρησιμοποιούνται πολύ συχνά σε τέτοια πειράματα διότι είναι τα πιο εύκολα στη λήψη». Οι ερευνητές προσέθεσαν έναν-έναν ξεχωριστά τους τρεις χημικούς παράγοντες στα ενήλικα κύτταρα στα οποία είχαν ήδη εισαχθεί τα «γονίδια Γιαμανάκα». Είδαν ότι τα ποσοστά αναπρογραμματισμού ήταν πολύ «φτωχά», της τάξεως περίπου του 1% έπειτα από μια εβδομάδα των κυττάρων σε καλλιέργεια. Η ισχύς εν τη ενώσει όμως απέδωσε –και μάλιστα πολύ: «Οταν προστέθηκαν και οι τρεις παράγοντες συγχρόνως τα ποσοστά επιτυχίας στον αναπρογραμματισμό ήταν της τάξεως του 80% στο ίδιο διάστημα χρόνου» σημειώνει ο ειδικός.
Αίμα και ήπαρ στο 100%


Οι επιστήμονες διεξήγαγαν πειράματα και με άλλους δύο τύπους κυττάρων: με πρόδρομα αιμοποιητικά κύτταρα (συνήθως αντικαθιστούν τα κύτταρα του αίματος που χάνονται μετά από τραυματισμό ή λόγω λοίμωξης) καθώς και με ηπατικά κύτταρα. Τα αποτελέσματα της… τριπλής μεθόδου ήταν ακόμη καλύτερα σε αυτούς τους κυτταρικούς τύπους. «Τα καλύτερα αποτελέσματα εμφανίστηκαν στα κύτταρα του αίματος στα οποία τα ποσοστά επιτυχίας του αναπρογραμματισμού με την κλασική μέθοδο δεν ξεπερνούν το 30%. Εμείς επιτύχαμε ποσοστά μετατροπής της τάξεως του σχεδόν 100% σε λιγότερο από μία εβδομάδα» διευκρινίζει ο δρ Στάτφελντ. Πολύ κοντά στο… άριστο ήταν το ποσοστό αναπρογραμματισμού και σε ό,τι αφορούσε πρόδρομα ηπατικά κύτταρα ποντικών.
Πολλές φορές όμως στην επιστήμη η απόσταση από τον ποντικό ως τον άνθρωπο είναι τεράστια. Μήπως λοιπόν οι τρεις αυτοί χημικοί παράγοντες εγκυμονούν κινδύνους για τους ανθρώπους; Ο ερευνητής απαντά ότι μελετώνται επί μακρόν από πολλές ομάδες και δεν έχουν συνδεθεί με παρενέργειες. «Απλώς δεν είχαν ποτέ χρησιμοποιηθεί και οι τρεις σε συνδυασμό». Βέβαια, στη βάση της εξελιγμένης αυτής μεθόδου βρίσκεται πάντα η κλασική τεχνική Γιαμανάκα η οποία έχει συνδεθεί με προβλήματα, όπως οι φόβοι αναπτυξιακών διαταραχών και ογκογένεσης. Ωστόσο, κατά τον δρα Στάτφελντ, πιθανότατα η τεχνική της ομάδας του να βοηθήσει και σε αυτό το πεδίο, κάνοντας τα βλαστικά κύτταρα που προκύπτουν από τον αναπρογραμματισμό ασφαλέστερα. «Θεωρούμε ότι με τη μέθοδό μας μειώνεται ο κίνδυνος ανωμαλιών καθώς όλη η διαδικασία εξομαλύνεται. Αυτό είναι όμως κάτι που μελετούμε τώρα για να δούμε αν όντως ισχύει». Παράλληλα οι ειδικοί διερευνούν την ποιότητα των κυττάρων που προκύπτουν από τον… αναβαθμισμένο αναπρογραμματισμό. «Εκτιμώ ότι θα έχουμε απάντηση στο ερώτημα σε περίπου έναν χρόνο».
Αν πράγματι η μέθοδος αυτή αποδειχθεί αποτελεσματική και στον άνθρωπο, ο δρ Στάτφελντ εκτιμά ότι σε πρώτη φάση τα iPS που θα δημιουργούνται θα βοηθήσουν σημαντικά στον έλεγχο φαρμακευτικών ουσιών. «Ελπίζουμε βέβαια ότι κάποια ημέρα θα χρησιμοποιηθούν και σε ανθρώπους επουλώνοντας τις πληγές τους, όπου και αν αυτές βρίσκονται στον οργανισμό». Η συγκεκριμένη δεν μπορεί παρά να είναι ελπίδα όλων –και ιδιαιτέρως των εκατομμυρίων ασθενών ανά τον κόσμο που έχουν ανάγκη την πρωτοπορία της επιστήμης ώστε να δουν μια νέα ημέρα να «βλασταίνει» για εκείνους χάρη στα βλαστοκύτταρα.
ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΣΥΜΜΕΤΟΧΗ
Πρωταγωνίστρια η… πληροφορική

Ο κ. Αριστοτέλης Τσιρίγος είχε σημαντική συμμετοχή στη νέα μελέτη

Ολη αυτή η προηγμένη έρευνα δεν θα μπορούσε να αποτελεί γεγονός χωρίς τη χείρα βοηθείας της πληροφορικής η οποία έχει πλέον περάσει σε άλλη… πίστα επιτρέποντας στους ειδικούς να βλέπουν τα κύτταρα σε μοριακό επίπεδο και να αναλύουν τις συμπεριφορές τους. Αυτή η χείρα βοηθείας στη συγκεκριμένη περίπτωση ήταν ελληνική: ανήκε στον εκ Μεθώνης ορμώμενο, απόφοιτο του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου, διδάκτορα Βιοπληροφορικής από το Πανεπιστήμιο της Νέας Υόρκης και νυν αναπληρωτή καθηγητή στην Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου της Νέας Υόρκης κ. Αριστοτέλη Τσιρίγο. Οπως εξηγεί ο κ. Τσιρίγος στο «Βήμα», χρησιμοποίησε μεθόδους πληροφορικής που ο ίδιος ανέπτυξε προκειμένου να προσφέρει στους συνεργάτες του την καλύτερη δυνατή εικόνα των κυττάρων. «Η πρόοδος των μεθόδων αλληλούχησης του γενετικού υλικού έχει πλέον προσφέρει δυνατότητες που στο παρελθόν θα ήταν αδιανόητες. Αυτή η πολύ πιο ενδελεχής ματιά μάς επιτρέπει να αναζητούμε κοινά μοτίβα συμπεριφοράς των γονιδίων ενώ τα μελετούμε σε ομάδες. Αρχικώς κατηγοριοποιούμε τα γονίδια με βάση στατιστικές αναλύσεις που δείχνουν τα κοινά χαρακτηριστικά μεταξύ τους και μετά παρατηρούμε τη συμπεριφορά της κάθε ομάδας όταν παρεμβαίνουμε σε αυτήν με διαφορετικούς τρόπους. Ενα τέτοιο παράδειγμα αφορά τις διαφορετικές θεραπείες. Είναι πολύ σημαντικό να μπορούμε να δούμε πώς αντιδρούν τα γονίδια στην εκάστοτε θεραπεία καθώς έτσι θα μπορούμε να βοηθήσουμε σημαντικά πολλούς ασθενείς με απώτερο στόχο την εξατομίκευση κάποια ημέρα των θεραπειών». Η πληροφορική λοιπόν όχι μόνο μπορεί να ανοίξει νέους δρόμους στη Βιολογία και στην Ιατρική, αλλά τους έχει ήδη χαράξει σε μεγάλο βαθμό.


ΑΠΟ ΤΗ ΘΕΩΡΙΑ ΣΤΗΝ ΠΡΑΞΗ
Πρώτος στόχος η εκφύλιση ωχράς κηλίδος
Μπορεί οι τεχνικές όπως αυτή που σας παρουσιάζουμε σήμερα να σας μοιάζουν δύσκολες, απευθυνόμενες στους λίγους, στόχο τους όμως έχουν να βοηθήσουν τους πολλούς. Και ήδη έχουν γίνει βήματα προς αυτή την κατεύθυνση με τη θεωρία να μετατρέπεται σε πράξη. Για παράδειγμα, τα κύτταρα iPS έχουν ήδη αρχίσει να χρησιμοποιούνται στο πλαίσιο κλινικής δοκιμής στην Ιαπωνία από ειδικούς του Κέντρου Αναπτυξιακής Βιολογίας RIKEN σε συνεργασία με το Ινστιτούτο Βιοϊατρικής Ερευνας και Καινοτομίας και το Ιατρικό Κέντρο του Γενικού Νοσοκομείου του Κόμπε. Η δοκιμή, επικεφαλής της οποίας είναι η δρ Μασάγιο Τακαχάσι, από το Εργαστήριο Αναγέννησης του Αμφιβληστροειδούς στο Κέντρο RIKEN, είναι η πρώτη του είδους της σε παγκόσμιο επίπεδο. Αφορά ασθενείς με ηλικιακή εκφύλιση της ωχράς κηλίδος, της κύριας αιτίας τύφλωσης ηλικιωμένων ατόμων. Στο πλαίσιό της μια γυναίκα στη δεκαετία των 70 με εκφύλιση της ωχράς κηλίδος έλαβε ήδη τον περασμένο μήνα μεταμόσχευση κυττάρων που προέρχονταν από το ίδιο το δέρμα της. Οι ερευνητές έλαβαν το δείγμα και στη συνέχεια αναπρογραμμάτισαν τα κύτταρα με προσθήκη των τεσσάρων γονιδίων της μεθόδου Γιαμανάκα ώστε να λάβουν τις ιδιότητες εκείνων του μελάγχρου επιθηλίου του αμφιβληστροειδούς (κύτταρα RPE). Δημιούργησαν στρώματα RPE κυττάρων με διαστάσεις 1,3Χ3 χιλιοστόμετρα τα οποία και μεταμόσχευσαν στους οφθαλμούς της ασθενούς. Μέχρι στιγμής δεν έχουν εμφανιστεί παρενέργειες από τη διαδικασία ενώ, κατά τους ερευνητές, είναι νωρίς ακόμη για να γνωρίζουμε αν θα υπάρξει βελτίωση της όρασης. Σε κάθε περίπτωση, συνάδελφοί τους ανά τον κόσμο παρακολουθούν στενά την εξέλιξη αυτής της δοκιμής, αφού αν στεφθεί με επιτυχία αναμένεται να ανοίξει τον δρόμο για πειραματική χρήση των iPS ενάντια σε πολλές νόσους όπως οι νευροεκφυλιστικές.
Αλλά και τα εμβρυϊκά βλαστικά κύτταρα έχουν ριχθεί στο πεδίο των δοκιμών για την αντιμετώπιση διαφορετικών μορφών εκφύλισης της ωχράς κηλίδος. Μάλιστα, πριν από λίγες ημέρες, δημοσιεύθηκαν στην έγκριτη ιατρική επιθεώρηση «The Lancet» αποτελέσματα δύο πιλοτικών δοκιμών με χρήση ανθρώπινων εμβρυϊκών βλαστοκυττάρων: η μία περιελάμβανε εννέα ασθενείς με νόσο Stargardt –πρόκειται για την πιο κοινή μορφή νεανικής κληρονομικής εκφύλισης της ωχράς κηλίδος –και η δεύτερη ισάριθμους ασθενείς με ηλικιακή εκφύλιση της ωχράς κηλίδος (και οι δύο δοκιμές διεξήχθησαν σε τέσσερα αμερικανικά νοσοκομεία). Παρότι σε αυτή τη φάση στόχος των ερευνητών, επικεφαλής των οποίων ήταν ο δρ Ρόμπερτ Λάντσα της εταιρείας βιοτεχνολογίας Advanced Cell Technology, ήταν να αποδειχθεί η ασφάλεια της προσέγγισης, ήδη έχει παρουσιαστεί μικρότερου ή μεγαλύτερου εύρους βελτίωση σε 10 από τους 18 ασθενείς. Τα συγκεκριμένα αποτελέσματα δημιουργούν αισιοδοξία καθώς είναι τα πρώτα μακρόχρονα (έπειτα από τρία χρόνια παρακολούθησης) σχετικά με τη συγκεκριμένη θεραπευτική προσέγγιση.

ΕΝΤΥΠΗ ΕΚΔΟΣΗ