Komórki IPS i przyszłość medycyny

Kiedy po raz pierwszy dowiedziałem się o indukowanych pluripotencjalnych komórkach macierzystych, trudno było w to uwierzyć. Nauka znalazła sposób na zeskrobanie kilku komórek skóry, przeprogramowanie tych komórek w komórki macierzyste, a następnie przekształcenie tych komórek macierzystych w dowolną komórkę w organizmie, zasadniczo zamieniając dojrzałe dorosłe komórki z powrotem w nowo narodzoną tkankę. Odkrycie zostało nagrodzone Nagrodą im Nagroda Nobla w dziedzinie medycyny w 2012 roku i doprowadziło wielu członków społeczności medycznej do wiary, że jeśli uda nam się cofnąć komórki w czasie i przywrócić im młodość, to może pewnego dnia będziemy w stanie zrobić to samo z resztą naszych ciał?

Jak w przypadku wszystkich wielkich odkryć, przejście z laboratorium do kliniki zajmuje trochę czasu, ale komórki IPS mają potencjał, aby zrewolucjonizować praktykę medyczną i pomóc w otwarciu zupełnie nowych branż opieki zdrowotnej. Obecne, uniwersalne podejście do medycyny, w którym wytwarzany jest jeden lek do leczenia każdej osoby cierpiącej na określoną chorobę, zostanie zastąpione lekami i terapiami dostosowanymi specjalnie do indywidualnego stanu i składu genetycznego każdej osoby. Te nowe gałęzie przemysłu nazwano medycyną regeneracyjną i medycyną spersonalizowaną.

Jedną z terapii, która leży u podstaw tych nowych osiągnięć, są komórki macierzyste. W przeszłości większość badań nad komórkami macierzystymi przeprowadzono przy użyciu embrionalnych komórek macierzystych (ESC) pobranych z tkanki płodowej. Obecnie coraz więcej badaczy zwraca się w stronę komórek IPS, ponieważ w przypadku ESC pacjenci muszą przyjmować szkodliwe leki immunosupresyjne, aby zapobiec atakowaniu przez układ odpornościowy nowych obcych komórek. Jednak komórki IPS pochodzą od samych pacjentów, a zatem mają ten sam DNA, co pozostałe komórki w ciele pacjenta, więc nie występuje odpowiedź immunologiczna. Ponadto, ponieważ mają to samo DNA, zwykle działają lepiej po przeszczepieniu z powrotem do organizmu. Ponadto istnieje mniej obaw etycznych, ponieważ w badaniu nie bierze się pod uwagę tkanki płodu.

Po raz pierwszy dowiedziałem się o magii ogniw IPS podczas wycieczki po laboratorium dr Jeanne Loring w Scripps w San Diego, gdzie zespół Szczyt w sprawie komórek macierzystych laboratorium pracuje nad nową terapią choroby Parkinsona. Wykorzystując komórki IPS pobrane od pacjentów, są w stanie wyhodować neurony wytwarzające dopaminę, a następnie przeszczepić te komórki z powrotem do mózgów pacjentów, aby zastąpić komórki zniszczone przez chorobę. Takie nowatorskie metody leczenia mogą potencjalnie stać się kluczowym krokiem w opracowaniu leku na takie zaburzenia neurodegeneracyjne.

Następnie zwiedziłem laboratorium doktora Stevena Finkbeinera w Gladstone Institute w San Francisco. Jednym z największych problemów, przed którymi stoi społeczność naukowa, próbując uporać się ze złożonymi zaburzeniami, takimi jak rak czy zaburzenia neurologiczne, jest to, że po prostu nie mamy odpowiednich modeli, na których można by testować nowe terapie. Doktor Finkbeiner i jego laboratorium próbują rozwiązać ten problem za pomocą ogniw IPS wraz z zastosowaniem uczenia maszynowego. We współpracy z Google opracowali maszynę, która autonomicznie wykonuje całe laboratorium i wykonuje szczegółowe zdjęcia mikroskopowe komórek na każdym etapie ich wzrostu, od komórek skóry, przez komórki macierzyste, aż do dowolnej komórki. Algorytmy następnie analizują te obrazy i szukają wzorców, aby je scharakteryzować ze znacznie większą dokładnością, niż byłby to w stanie zrobić jakikolwiek człowiek. Ponieważ są to komórki należące do pacjenta, uważa się, że zastosowane wobec nich leczenie będzie miało znacznie większą szansę na skuteczność u konkretnego pacjenta.

Wiele dzieje się także w McEwen Center, w sercu nowego centrum biotechnologicznego Toronto, skupionego wokół budynku Mars o trafnej nazwie. Tam, pod kierunkiem dr Gordona Kellera, komórki IPS hoduje się we wszystkich komórkach, od nerek po komórki płuc, w nadziei, że uda im się opracować obiecujące nowe terapie dla szerokiego zakresu chorób. Będąc tam, mogłem zobaczyć pod mikroskopem 13-dniowe komórki serca, co było niezłym widokiem, gdy zobaczyłem komórki, które jeszcze niedawno były częścią ludzkiej skóry, a teraz biją w naczyniu. Po prostu laboratorium nawiązał współpracę z Bayer Pharmaceutics kwotą 225 milionów dolarów na przekształcenie Toronto w globalne centrum medycyny regeneracyjnej.