Komórki macierzyste przyspieszają rozwój medycyny. Dzięki nim można stworzyć kopię organizmu człowieka, zapisać ją na mikroprocesorze i testować na niej nowe leki

Komórki macierzyste mogą zastąpić uszkodzone neurony i w ten sposób leczyć m.in. chorobę Parkinsona. Naukowcy badają również sposoby wykorzystania komórek macierzystych do leczenia cukrzycy, uszkodzenia rdzenia kręgowego, chorób serca oraz utraty wzroku i słuchu. Dzięki nim można też stworzyć minikopie organów i testować na nich działanie leków. Komórki mogą też być stosowane jako tusz w drukarkach 3D – w ten sposób udało się już wydrukować w pełni unaczynione serce. Co roku w Europie tylko za pomocą komórek macierzystych krwi leczonych jest 26 tys. pacjentów.

– Dorosłe komórki macierzyste są wykorzystywane w badaniach klinicznych nad schorzeniami takimi jak choroba Parkinsona. Jednak mają one również inne bardzo ciekawe zastosowania. Można np. pobrać komórki macierzyste chorej osoby i umieścić je na szalce Petriego, a następnie przywrócić je do stanu wyjściowego i rozpocząć hodowlę niewielkich trójwymiarowych wersji organów pacjenta, na których można testować skuteczność terapii lub leków albo zbadać, jak przebiegał ich rozwój – mówi agencji Newseria Innowacje dr Divya Chander, kierownik Wydziału Neurobiologii na Singularity University.

Naukowcy badają sposoby wykorzystania komórek macierzystych do leczenia cukrzycy, choroby Parkinsona, uszkodzenia rdzenia kręgowego, chorób serca oraz utraty wzroku i słuchu. Dr Claire Henchcliffe z Weill Cornell Medical College w Nowym Jorku wraz z Malin Parmar opracowały wyniki badania dotyczącego choroby Parkinsona. Jak twierdzą, zastosowanie komórek macierzystych jako źródła do przeszczepu komórek nerwowych wytwarzających dopaminę może zrewolucjonizować opiekę nad chorym.

Z komórek macierzystych można też stworzyć wydrukowane w 3D minikopie ludzkich organów. W ten sposób można testować działanie leków. Pfizer współpracuje z firmą badawczą Draper, aby opracować trójwymiarowe modele wątroby, przewodu pokarmowego i innych narządów. Colgate-Palmolive to kolejny partner Draper, który bada modele tkanki dziąseł do testowania produktów do pielęgnacji jamy ustnej.

Bezpieczne testowanie leków jest o tyle istotne, że jak wynika z danych National Center for Advancing Translational Sciences, ponad 80 proc. nowych leków testowanych w USA zawiodło podczas badań klinicznych, które mają ustalić, czy są one bezpieczne dla pacjentów, ponieważ okazały się nieskuteczne. Ponad 30 proc. jest toksycznych.

– Wartościowym zastosowaniem komórek macierzystych – choć może trudno w to uwierzyć – jest użycie ich jako tuszu do drukarek 3D. Dzięki temu możliwe będzie drukowanie fragmentów, a nawet całych organów. Obecnie mamy do czynienia z problemem niedoboru organów do przeszczepu, wraz z wiekiem rośnie też ryzyko wystąpienia niewydolności organów. Drukowanie organów w technologii 3D przy użyciu komórek macierzystych pacjenta będzie dawało możliwość przeszczepiania organów, które na poziomie komórkowym są praktycznie jak nowe – przekonuje dr Divya Chander.

Dotychczas tkanki i narządy hodowano z różnym powodzeniem, stosowano przy tym rusztowania – gdzie  komórki wysiewa się na biodegradowalne struktury, które następnie powinny ulec degradacji. Zespół badawczy pod kierunkiem Ebena Alsberga na University of Illinois w Chicago opracował proces umożliwiający drukowanie w 3D tkanek biologicznych bez rusztowań przy użyciu „atramentu” złożonego tylko z komórki macierzystej. Opracowali metodę drukowania 3D komórek przy użyciu koralików hydrożelowych. Kulki podtrzymują komórki podczas drukowania, utrzymując je na miejscu i zachowując ich kształt. Gdy komórki zostaną wydrukowane wystawiane są na działanie promieni UV, które krzyżują ze sobą kulki.

– Komórki macierzyste mogą być wykorzystywane nie tylko do zastępowania obumierających komórek, lecz także mogą umożliwić spersonalizowanie usług medycznych – wskazuje ekspertka.

Leczenie jest dostosowane do potrzeb przeciętnego przedstawiciela danej populacji. Jednak nie każdy pacjent ma takie same potrzeby jak przeciętny przedstawiciel danej populacji. Idea spersonalizowanych usług medycznych polega na dostosowaniu opieki zdrowotnej do indywidualnych potrzeb jednostek, które są powiązane ze stylem życia, uwarunkowaniami genetycznymi, wiekiem, płcią oraz sytuacją życiową.

– Medycynę można spersonalizować na wiele sposobów. Jednym z nich jest wykorzystanie indukowanych pluripotencjalnie komórek macierzystych chorego w celu przeprowadzenia badań klinicznych leku przy udziale tylko tej jednej osoby poprzez stworzenie niejako kopii jej organizmu w warunkach laboratoryjnych i zapisanie jej na mikroprocesorze – tłumaczy dr Divya Chander.

Popularniejszym sposobem personalizacji usług medycznych, który może najszybciej wejść do powszechnego użytku, jest stałe monitorowanie funkcjonowania organizmu. Dzięki temu można obserwować reakcję organizmu na daną terapię – zmianę stylu życia, podanie leków – w czasie rzeczywistym.

– Monitorowanie funkcjonowania organizmu przed podaniem leków może sprawić, że lekarze będą mogli nadzorować i pomagać w utrzymaniu dobrego stanu zdrowia, a nie tylko śledzić przebieg choroby – mówi kierownik Wydziału Neurobiologii na Singularity University.

Autor: Marcin Chmielewski
Operator: Adam Smosarski