Στους «φούρνους» του Ινστιτούτου Αναγεννητικής Ιατρικής στο Πανεπιστήμιο Γουέικ Φόρεστ της Βόρειας Καρολίνας… ψήνεται όχι μόνο το μέλλον αλλά και το παρόν σε ό,τι αφορά το «μαγείρεμα» οργάνων στο εργαστήριο. Η ομάδα του Ινστιτούτου με διευθυντή τον ειδικό στην Παιδιατρική Ουρολογία δρα Αντονι Ατάλα είναι πλέον γνωστή παγκοσμίως για τη δημιουργία ιστών και οργάνων που μάλιστα σε κάποιες περιπτώσεις έχουν μεταμοσχευθεί σε ασθενείς με μεγάλη επιτυχία. Η συγκεκριμένη ομάδα δημιούργησε την πρώτη ουροδόχο κύστη εργαστηρίου – η σχετική μελέτη δημοσιεύθηκε το 2006 και ως σήμερα 30 ασθενείς ζουν χωρίς προβλήματα με κύστη-«προϊόν» της αναγεννητικής ιατρικής. Και είναι η ίδια ομάδα που «έχτισε» στο τέλος του 2010 λειτουργικό ήπαρ-μινιατούρα στο εργαστήριο, ανοίγοντας τον δρόμο για την ημέρα όπου οι άνθρωποι με ηπατικά προβλήματα θα μπορούν να αποκτούν το δικό τους «ανταλλακτικό» για αντικατάσταση του πάσχοντος ήπατός τους.
Οι ερευνητές όμως από τη Βόρεια Καρολίνα δεν σταματούν να εκπλήσσουν ειδικούς και μη. Ετσι, την εβδομάδα που μας πέρασε, τα αποτελέσματα της δουλειάς τους έκαναν και πάλι τον γύρο του κόσμου. Ο δρ Ατάλα και οι συνεργάτες του έφτιαξαν ούτε μία, ούτε δύο αλλά πέντε ουρήθρες εργαστηρίου τις οποίες και μεταμόσχευσαν σε μικρούς ασθενείς που εμφάνιζαν σοβαρές βλάβες του συγκεκριμένου οργάνου λόγω ατυχήματος. Με δημοσίευσή τους στην έγκριτη ιατρική επιθεώρηση «Τhe Lancet» οι ειδικοί ανέφεραν ότι οι μεταμοσχεύσεις έγιναν ως και έξι χρόνια πριν και σε όλες τις περιπτώσεις τα μοσχεύματα συνεχίζουν να είναι πλήρως λειτουργικά.
Ο δρ Ατάλα είχε προαναγγείλει στο «Βήμα» αυτό το επίτευγμα όταν σε συνέντευξή του στις 22/11/2009 είχε αναφέρει ότι βρισκόταν σε διαδικασία μεταμόσχευσης ουρήθρας σε ανθρώπους, χωρίς όμως τότε να δώσει περαιτέρω λεπτομέρειες αφού τα αποτελέσματα ήταν αδημοσίευτα. Τώρα που η δημοσίευση για τις μεταμοσχεύσεις ουρήθρας είναι πλέον γεγονός, ο «γκουρού» της αναγεννητικής ιατρικής μιλά και πάλι στο «Βήμα» για τη νέα επιτυχία της ομάδας του, η οποία, όπως όλα δείχνουν, αποτελεί άλλο ένα σημαντικό βήμα στο δύσβατο αλλά όχι και απροσπέλαστο μονοπάτι της «γέννησης» οργάνων στο εργαστήριο. Σε κάθε περίπτωση, τα ως τώρα βήματα των επιστημόνων του Γουέικ Φόρεστ αποδεικνύονται καλή «μαγιά» για την ημέρα που θα… ψηθούν τελικώς πολύπλοκα όργανα όπως η καρδιά, το ήπαρ ή ο νεφρός μέσα στους «φούρνους» του Ινστιτούτου. Η πορεία του δρος Ατάλα αποτελεί την καλύτερη εγγύηση για να είμαστε αισιόδοξοι: είναι περισσότερα από… 20 χρόνια φούρναρης στον τομέα της αναγεννητικής ιατρικής και έχει ήδη «ψήσει» μεγάλες επιτυχίες.
Η κουζίνα της ζωής
Οταν κάποιος ακούει τον 52χρονο ειδικό με την περουβιανή καταγωγή δρα Ατάλα να μιλά για την αναγέννηση οργάνων, πιστεύει ότι βρίσκεται μέσα σε… κουζίνα. Ο διακεκριμένος επιστήμονας αναφέρει για παράδειγμα ότι η δημιουργία ουρήθρας στο εργαστήριο είναι τόσο απλή όσο η παρασκευή και το ψήσιμο ενός κέικ! «Βάζουμε τα διαφορετικά στρώματα ιστών στο κατάλληλο εκμαγείο, όπως βάζουμε τη ζύμη στη φόρμα του κέικ και ψήνουμε στην κατάλληλη θερμοκρασία μέσα στον φούρνο». Μπορεί ο δρ Ατάλα να παρουσιάζει τα πράγματα απλά αλλά, αν διαβάσετε τα στάδια της διαδικασίας, θα δείτε ότι η όλη υπόθεση είναι πολύ πιο πολύπλοκη από την παρασκευή και το ψήσιμο ενός γλυκού. Πώς δημιουργήθηκαν λοιπόν για πρώτη φορά ουρήθρες εργαστηρίου;
Για να καταλάβετε καλύτερα τι ακριβώς «μαγειρεύτηκε» στο Ινστιτούτο του Γουέικ Φόρεστ αξίζει να αναφέρουμε ότι η ουρήθρα είναι ένας λεπτός σωλήνας μέσω του οποίου εξέρχονται τα ούρα από την ουροδόχο κύστη. Στον άνδρα περνά διά μέσου του πέους ενώ στη γυναίκα είναι πολύ μικρότερη σε μήκος και το έξω στόμιό της βρίσκεται πάνω ακριβώς από τον κόλπο. Τα κύτταρα από τα οποία αποτελείται το σχετικώς απλό αυτό όργανο ανήκουν στον ίδιο τύπο με εκείνα της ουροδόχου κύστης. Ιδού λοιπόν πεδίον λαμπρόν για την ομάδα του δρος Ατάλα η οποία έχει ως σήμερα «παρασκευάσει» στον φούρνο δεκάδες κύστες που έχουν τοποθετηθεί σε ασθενείς με άριστα αποτελέσματα.
Οπως εξηγεί ο δρ Ατάλα στο «Βήμα» ο ίδιος και η ομάδα του αφαίρεσαν ένα πολύ μικρό τμήμα ιστού της ουροδόχου κύστης (με μέγεθος που δεν ξεπερνούσε εκείνο ενός γραμματοσήμου) από τους πέντε ασθενείς που προέρχονταν από το Μεξικό και ήταν ηλικίας 10-14 ετών. «Τα κύτταρα αυτά τοποθετήθηκαν σε μια ειδική “σούπα” στο εργαστήριο επί περίπου τέσσερις εβδομάδες ώστε να αυξηθεί ο αριθμός τους. Καλλιεργήσαμε μάλιστα ξεχωριστά δύο κυτταρικούς τύπους:λεία μυϊκά κύτταρα, τα οποία ντύνουν το εξωτερικό μέρος της ουρήθρας,καθώς και κύτταρα του ενδοθηλίου που αποτελούν τη “φόδρα” της εσωτερικής πλευράς του οργάνου». Οταν οι ερευνητές έλαβαν ικανό αριθμό κυττάρων, τα τοποθέτησαν σε ένα ειδικό «εκμαγείο» με το σχήμα της ουρήθρας το οποίο ήταν φτιαγμένο με βάση το υλικό που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία των απορροφώμενων ραμμάτων. «Τοποθετήσαμε τα κύτταρα στο “καλούπι” σε στρώματα. Βάλαμε δηλαδή από την εξωτερική πλευρά του εκμαγείου τα μυϊκά κύτταρα ενώ εκείνα του ενδοθηλίου από την εσωτερική πλευρά».
Στη συνέχεια το εκμαγείο τοποθετήθηκε σε ένα μηχάνημα που μοιάζει με «φούρνο» και το οποίο διαθέτει συνθήκες οι οποίες προσομοιάζουν με εκείνες που επικρατούν εντός του ανθρώπινου οργανισμού- για παράδειγμα η θερμοκρασία είναι στους 37 βαθμούς Κελσίου και τα επίπεδα οξυγόνου στο 95%. Το… ψήσιμο διήρκεσε περίπου δύο εβδομάδες και επέτρεψε στα κύτταρα να αλληλεπιδράσουν και να δημιουργήσουν τις κατάλληλες δομές που ήταν ίδιες με εκείνες της πραγματικής ανθρώπινης ουρήθρας.
Οταν το «κέικ» ήταν έτοιμο, η «κυτταρική κατασκευή» του εργαστηρίου μεταμοσχεύθηκε στους ασθενείς, μαζί με το εκμαγείο που συγκρατούσε τα στρώματα ιστών στις κατάλληλες θέσεις. Το εκμαγείο παρέμεινε εντός του οργανισμού των ασθενών για περίπου τρεις μήνες και μετά απορροφήθηκε, όπως συμβαίνει και με τα απορροφώμενα ράμματα.
Αριστα αποτελέσματα
Ο δρ Ατάλα αναφέρει ότι σε τρεις από τις πέντε περιπτώσεις ασθενών που έλαβαν την ουρήθρα εργαστηρίου έχουν ήδη παρέλθει έξι χρόνια από τη μεταμόσχευση (στις υπόλοιπες δύο το διάστημα είναι μικρότερο). Ωστόσο στο σύνολο των ασθενών η νέα ουρήθρα είναι πλήρως λειτουργική ενώ δεν εμφανίστηκαν παρενέργειες από τη διαδικασία. «Είναι σαν να μη χρειάστηκε ποτέ να γίνει αντικατάσταση του δικού τους οργάνου».
Δεν είναι όμως μόνο αυτοί οι πέντε ασθενείς που ζουν πλέον με ουρήθρα… φουρνιστή. Ο ερευνητής μάς λέει ότι η διαδικασία έχει ήδη εφαρμοστεί και σε άλλα άτομα ωστόσο δεν θέλει να αποκαλύψει περαιτέρω λεπτομέρειες καθώς πρόκειται για αδημοσίευτα ακόμη δεδομένα. Πάντως, όπως υποστηρίζει, το νέο επίτευγμα μπορεί να αλλάξει τη ζωή πολλών ανθρώπων – όχι μόνο όσων έχουν υποστεί τραυματισμούς του οργάνου, όπως συμβαίνει στις πέντε περιπτώσεις που δημοσιεύθηκαν τώρα, αλλά και άλλων που πάσχουν από διαφορετικές μορφές στένωσης της ουρήθρας. «Δεν έχουμε ακόμη μεταμοσχεύσει ουρήθρα εργαστηρίου σε ασθενείς με στενώσεις,αλλά πιστεύουμε ότι η συγκεκριμένη στρατηγική μπορεί να αποδώσει και σε αυτήν την κατηγορία πασχόντων» .
Για ποιον λόγο όμως χρειαζόταν να δημιουργηθούν ουρήθρες στο εργαστήριο; Ως σήμερα η μόνη εναλλακτική για περιπτώσεις όπως αυτές των πέντε αγοριών είναι η μεταμόσχευση τεχνητής ουρήθρας η οποία όμως συνδέεται με πιθανότητες αποτυχίας που φθάνουν το 50% ενώ παράλληλα προκαλεί σε αρκετές περιπτώσεις ακράτεια αλλά και λοιμώξεις.
Προς εκτύπωση…
Ουροδόχος κύστη εργαστηρίου έτοιμη, ουρήθρα έτοιμη- δύο από τα βασικά… συστατικά δηλαδή μιας πολύπλοκης «συνταγής» που ονομάζεται ουροποιητικό σύστημα. Αυτή η «συνταγή» όμως δεν θα πετύχει ποτέ χωρίς την κύρια… πρώτη ύλη που δεν είναι άλλη από τους νεφρούς. Πριν από μερικές ημέρες μάλιστα ορισμένοι εκπρόσωποι αμερικανικών ΜΜΕ «έψησαν» πριν την ώρα του ανθρώπινο νεφρό στο Γουέικ Φόρεστ, με αποτέλεσμα ο διευθυντής του Ινστιτούτου να αναγκαστεί να διαψεύσει την είδηση.
Τι ακριβώς συνέβη; Ο δρ Ατάλα εμφανίστηκε στο Λονγκ Μπιτς της Καλιφόρνιας σε ένα γνωστό συνέδριο (ΤΕD conference) στο οποίο συγκεντρώνονται προσωπικότητες που καινοτομούν σε διαφορετικούς τομείς όπως αυτοί της τεχνολογίας και του design. Εκεί έκανε λόγο για ένα πρότυπο εκμαγείο που δημιούργησε με την ομάδα του μέσα στο οποίο κάποια ημέρα θα μπορούσε να «γεννηθεί» νεφρός εργαστηρίου. Ωστόσο ο… υπερβάλλων ζήλος ορισμένων δημοσιογράφων τούς έσπρωξε στο να μεταδώσουν ότι ο νεφρός εργαστηρίου αποτελεί γεγονός. Και όχι μόνο αυτό: στο συνέδριο είχε κληθεί ένας νεαρός ο οποίος είχε λάβει πριν από 10 χρόνια ουροδόχο κύστη που έφτιαξε ο δρ Ατάλα. Το… δημοσιογραφικό δαιμόνιο όμως μετέτρεψε την ουροδόχο κύστη σε νεφρό και έτσι έκανε τον γύρο του κόσμου η είδηση ότι ένας ασθενής με νεφρό που είχε «γεννηθεί» στο Ινστιτούτο ευχαρίστησε δημοσίως στο συνέδριο τον «ευεργέτη» του.
Στο ερώτημά μας σχετικά με αυτό το θέμα ο δρ Ατάλα απαντά με χιούμορ: «Καταλαβαίνω ότι θα ήταν μια πολύ καλή είδηση,αν ήταν αληθινή. Βρισκόμαστε όμως τουλάχιστον δέκα χρόνια μακριά από τη δημιουργία λειτουργικού ανθρώπινου νεφρού στο εργαστήριο και έτσι έπρεπε να βάλουμε ένα τέλος στην παραπληροφόρηση».
Ο ειδικός διευκρινίζει ότι στο συνέδριο περιέγραψε μια τεχνολογία «εκτύπωσης» οργάνων η οποία θα μπορούσε μελλοντικά να οδηγήσει πράγματι και στη δημιουργία νεφρού στο εργαστήριο. «Η λογική είναι να “ψεκάζονται” κύτταρα διαφορετικών ειδών ανάλογα με τη δομή του κάθε οργάνου, όπως συμβαίνει με τα μελάνια του εκτυπωτή,σε ένα εκμαγείο με το κατάλληλο σχήμα. Ετσι θα επιτύχουμε μελλοντικά να “εκτυπώσουμε” τρισδιάστατα πολύπλοκα όργανα. Στο πλαίσιο αυτής της διαδικασίας “τυπώνουμε” στρώμα- στρώμα τα διαφορετικά είδη κυττάρων».
Ωστόσο ο δρόμος ως τη «γέννηση» του νεφρού εργαστηρίου είναι μακρός, παραδέχεται ο δρ Ατάλα. «Πρόκειται για ένα μεγάλο και πολύπλοκο όργανο. Απαιτούνται η καλλιέργεια και η δημιουργία πολλών και διαφορετικών ιστών,με το κατάλληλο δίκτυο αιμοφόρων αγγείων για την αιμάτωση του συστήματος. Πρέπει να καταφέρουμε να φτιάξουμε τα διαφορετικά στρώματα ιστών, να τα “εκτυπώσουμε” με τον σωστό τρόπο και να δούμε αν το όργανο που θα παραχθεί θα είναι λειτουργικό.Υπάρχει μεγάλη διαφορά μεταξύ του νεφρού και της σχετικώς “εύκολης” στην κατασκευή της ουρήθρας».
Χρονοβόρες εγκρίσεις
Ο μακρός επιστημονικός δρόμος γίνεται όμως ακόμη μακρύτερος για τους ειδικούς εξαιτίας του άκρως χρονοβόρου συστήματος εγκρίσεων τέτοιου είδους μελετών από τις αρμόδιες αρχές, σημειώνει ο επιστήμονας. «Μετά τα πειράματα σε ζώα που διαρκούν χρόνια φθάνουμε στον άνθρωπο και πρέπει αρχικώς, αφού δημιουργήσουμε τα όργανα,να αποδείξουμε στους αρμοδίους ότι είναι λειτουργικά μακροπρόθεσμα. Τώρα πλέον που αυτό το αποδείξαμε με όργανα όπως η ουροδόχος κύστη και η ουρήθρα, χρειάζεται να περάσουμε το μεγάλο μονοπάτι των εγκρίσεων που θα μας επιτρέψουν να μεταμοσχεύσουμε όργανα εργαστηρίου σε μεγαλύτερους αριθμούς ασθενών. Φανταστείτε ότι ο μέσος χρόνος ακροάσεων στην αρμόδια αμερικανική Υπηρεσία Τροφίμων και Φαρμάκων (FDΑ) προκειμένου να εγκριθεί τελικώς ένα “προϊόν” βιοτεχνολογίας είναι 14 χρόνια- σε κάθε φάση της διαδικασίας γίνεται νέα ακρόαση.Απαιτείται λοιπόν μεγάλη υπομονή από τους ασθενείς».
Αυτές τις ημέρες, όπως είναι επόμενο, ο δρ Ατάλα είναι ο πιο περιζήτητος «μάγειρας» οργάνων στους ιατρικούς και επιστημονικούς συντάκτες. Κλείνοντας τη συζήτησή μας δεν μπορούσαμε λοιπόν να μην τον ρωτήσουμε για πότε μας ετοιμάζει καινούργια πρωτοσέλιδα, εκτελώντας με επιτυχία την επόμενη νέα… συνταγή ζωής για εκατομμύρια ασθενείς. Εκείνος απάντησε ότι συνεχίζει ακάθεκτος με την ομάδα του τη δουλειά στο εργαστήριο σε καθημερινή βάση σε ό,τι αφορά τη δημιουργία δεκάδων διαφορετικών ιστών. «Οραματίζομαι ένα μέλλον κατά το οποίο θα μπορούμε να χρησιμοποιούμε τη βιοτεχνολογία για την παραγωγή πολλών ιστών στο εργαστήριο και θα εφαρμόζουμε τα αποτελέσματα σε μεγάλους αριθμούς ασθενών». Ο ειδικός εμφανίστηκε άκρως φειδωλός στο να δώσει λεπτομέρειες των μελετών που έχει ήδη θέσει σε εφαρμογή ή που σχεδιάζει να ξεκινήσει (ο ανταγωνισμός γαρ και κυρίως ο επιστημονικός είναι αδυσώπητος, πρέπει να σας πληροφορήσουμε), ωστόσο, όπως είπε, θα παρέλθει κάποιο διάστημα προτού «ξεφουρνίσουν» οι ειδικοί του Γουέικ Φόρεστ κάποιο νέο όργανο. Εμείς θα ευχηθούμε πάντως το «μενού» να εμπλουτιστεί με νέα… ζωντανά πιάτα το συντομότερο δυνατόν προς όφελος πολλών ανθρώπων που έχουν απόλυτη ανάγκη από όργανα και ιστούς… la carte.
Baby boom νέων ιστών
Στο Ινστιτούτο του Γουέικ Φόρεστ «γεννιούνται» νυχθημερόν νέοι ιστοί όπως του οισοφάγου,του χόνδρου,των αιμοφόρων αγγείων,των σιελογόνων αδένων,της τραχείας,των οστών,του μαστού,των σκελετικών μυών,του πνεύμονος,της μήτρας,της καρδιάς,του αμφιβληστροειδούς χιτώνα του ματιού,του ήπατος,του παγκρέατος και των ανδρικών και γυναικείων γεννητικών οργάνων.Ο δρ Ατάλα αναφέρει ότι μπορεί η ημέρα δημιουργίας ενός ολόκληρου πολύπλοκου οργάνου στο εργαστήριο να αργεί ακόμη,ωστόσο τμήματα ιστών μπορούν να μεταμοσχεύονται μέσα στα επόμενα χρόνια σε πάσχοντα όργανα χαρίζοντας μια ζωή με μεγαλύτερη ποιότητα αλλά και…ποσότητα σε ασθενείς.
Μια από τις πρόσφατες επιτυχίες των ειδικών του Ινστιτούτου που είδε το φως της δημοσιότητας στα τέλη Οκτωβρίου του 2010 αφορούσε την ανάπτυξη μικροσκοπικού ήπατος στους…φούρνους του Ινστιτούτου.Ηταν η πρώτη φορά που επιστήμονες επέτυχαν να χρησιμοποιήσουν ανθρώπινα ηπατικά κύτταρα και να δημιουργήσουν έστω και μίνι ήπαρ το οποίο ήταν λειτουργικό.
Το επόμενο βήμα για την ομάδα του δρος Ατάλα είναι να διερευνήσει αν τα μικρά αυτά όργανα συνεχίζουν να είναι λειτουργικά μετά τη μεταμόσχευσή τους σε μοντέλα ζώων. Ενα άλλο από τα σημαντικά προγράμματα του Ινστιτούτου αφορά τη δημιουργία ινσουλινοπαραγωγών κυττάρων του παγκρέατος από βλαστικά κύτταρα που προέρχονται από το αμνιακό υγρό.
Οι ειδικοί του Γουέικ Φόρεστ ανακάλυψαν έναν μικρό αριθμό βλαστικών κυττάρων στο αμνιακό υγρό και στον πλακούντα- της τάξεως του 1%- τα οποία μπορούν να διαφοροποιηθούν σε πολλούς εξειδικευμένους κυτταρικούς τύπους του σώματος.Οι επιστήμονες ελπίζουν ότι τα βλαστικά κύτταρα του αμνιακού υγρού τα οποία μπορούν να ληφθούν είτε κατά την αμνιοπαρακέντηση είτε στη γέννα θα αποτελέσουν μια πολύτιμη πηγή για την αναγέννηση ιστών και οργάνων.Σε ό,τι αφορά συγκεκριμένα το πάγκρεας, ο στόχος είναι η μετατροπή των κυττάρων σε β-κύτταρα τα οποία θα ρυθμίζουν τα επίπεδα ινσουλίνης στο αίμα με βάση την ποσότητα γλυκόζης στην οποία εκτίθενται.Σε αυτή τη φάση η ερευνητική ομάδα εγχέει τα κύτταρα σε ποντίκια με διαβήτη.
thtsoli@tovima.gr
ΕΝΤΥΠΗ ΕΚΔΟΣΗ
