Δευτέρα, 7 Μαΐου 2012

Αναγέννηση καρδιάς!


Μια νέα μέθοδος άμεσου επαναπρογραμματισμού ενηλίκων κυττάρων υπόσχεται αναστροφή των καρδιακών βλαβών
Αναγέννηση καρδιάς!
Μικρά μόρια RNA μπορούν να αποτελέσουν «εργαλεία» σωτηρίας για κατεστραμμένες καρδιές

Τι έχει για σήμερα το πρόγραμμα (της αναγεννητικής ιατρικής); Μια νέα τεχνική  επαναπρογραμματισμού ενηλίκων κυττάρων η οποία υπόσχεται σε μια δεκαετία – αν όχι λιγότερο – να αλλάξει το... πρόγραμμα της ζωής πολλών ατόμων με καρδιακή ανεπάρκεια προσφέροντάς τους καλύτερη ποιότητα (αλλά και ποσότητα) ζωής. Η τεχνική που αφορά τη χρήση μικρών μορίων RNA (microRNA, «στενοί συγγενείς» του DNA που έχει αποδειχθεί ότι αποτελούν σημαντικούς ρυθμιστές της λειτουργίας των γονιδίων) ανήκει σε ειδικούς του Πανεπιστημίου Ντιουκ της Βόρειας Καρολίνας, μεταξύ των οποίων και η ελληνίδα επίκουρη καθηγήτρια στο Τμήμα Καρδιαγγειακής Ερευνας κυρία Μαρία Μοιρώτσου. Η νέα τεχνική καταργεί την ανάγκη χρήσης βλαστικών κυττάρων αλλά και γονιδίων τα οποία μελετώνται τα τελευταία χρόνια για την αποκατάσταση των βλαβών του μυοκαρδίου αλλά συνδέονται και με προβλήματα σε ό,τι αφορά την ασφάλεια και την αποτελεσματικότητά τους. Θέτει έτσι εντός της ερευνητικής αρένας έναν νέο, ισχυρό παίκτη ο οποίος δίνει ελπίδα σε εκατομμύρια καρδιοπαθείς (και όχι μόνο) ότι θα βγουν κάποια ημέρα νικητές στο σημαντικότερο «παιχνίδι», αυτό της ζωής.
Πώς θα «νικηθεί» ο ουλώδης ιστός
Οπως εξηγεί η κυρία Μοιρώτσου μιλώντας στο «Βήμα», ένα από τα βασικά ζητήματα σε ό,τι αφορά την καρδιαγγειακή νόσο είναι ότι όταν ο ασθενής υφίσταται ένα έμφραγμα δημιουργείται ουλώδης ιστός. «Κύτταρα που ονομάζονται ινοβλάστες σπεύδουν στην πληγείσα περιοχή όπου εναποθέτουν κολλαγόνο ώστε να περιορίσουν τις βλάβες  που έχουν προκληθεί. Με δεδομένο όμως ότι οι ινοβλάστες δεν συσπώνται όπως τα  μυϊκά κύτταρα της καρδιάς, η ικανότητα άντλησης αίματος στη συγκεκριμένη περιοχή μειώνεται μεαποτέλεσμα να μειώνεται και η λειτουργικότητα του οργάνου».
Η μεγάλη πρόκληση λοιπόν για τους επιστήμονες είναι να καταφέρουν να αναστρέψουν τη δημιουργία του ουλώδους ιστού και να παραγάγουν ξανά υγιή καρδιακό ιστό ώστε να χαρίσουν στην καρδιά τη χαμένη λειτουργικότητά της. Επιχειρώντας να απαντήσουν σε αυτή την πρόκληση διαφορετικές ομάδες ερευνητών έχουν ρίξει τα τελευταία χρόνια στη «μάχη» τα βλαστικά κύτταρα (εμβρυϊκά αλλά και ενήλικα), τα πολυδύναμα αυτά κύτταρα του οργανισμού τα οποία έχουν την ικανότητα να μετατρέπονται σε πλήθος διαφορετικών ιστών του, με στόχο την αναγέννηση του καρδιακού ιστού. «Ωστόσο τα εμβρυϊκά βλαστικά κύτταρα συνδέονται με πλήθος ηθικών ζητημάτων, ενώ και τα μέχρι στιγμής αποτελέσματα χρήσης τόσο εμβρυϊκών όσο και ενηλίκων βλαστοκυττάρων δείχνουν πως, παρ’ ότι εμφανίζεται μέτρια βελτίωση στη λειτουργία της καρδιάς με τη μεταμόσχευσή τους, υπάρχουν ακόμη πολλά τεχνικά θέματα που πρέπει να λυθούν σε ό,τι αφορά τη συγκεκριμένη τεχνική, όπως οι μέθοδοι απομόνωσής τους αλλά και επεξεργασίας τους» λέει η ελληνίδα ερευνήτρια και προσθέτει ότι είναι σημαντικό και το ζήτημα της επιβίωσης των κυττάρων μετά την έγχυσή τους στην καρδιά, καθώς φαίνεται ότι αυτή δεν είναι σε αρκετές περιπτώσεις μακροπρόθεσμη.
Με ή χωρίς βλαστικά
Πριν από περίπου πέντε χρόνια ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Κιότο, με επικεφαλής τον καθηγητή Σίνγια Γιαμανάκα, έδωσαν νέα πνοή στο πεδίο της αναγεννητικής ιατρικής επιτυγχάνοντας να μετατρέψουν – τόσο σε κύτταρα ποντικών όσο και σε ανθρώπινα – ενήλικα κύτταρα του δέρματος σε κύτταρα με τις ιδιότητες των εμβρυϊκών βλαστικών. Το επίτευγμα κατέστη δυνατό με χρήση συγκεκριμένων παραγόντων μεταγραφής – γονιδίων, δηλαδή, τα οποία μεταφέρθηκαν εντός των κυττάρων με χρήση αβλαβών ιών-«οχημάτων». Στη συνέχεια τα κύτταρα αυτά ήταν σε θέση να «μεταμορφωθούν» σε διαφορετικούς τύπους κυττάρων του οργανισμού, ανάλογα με τις ανάγκες.
Το ένα βήμα φέρνει το άλλο – έτσι άλλωστε προχωρά η επιστήμη. Το επόμενο λοιπόν επιστημονικό ερώτημα που ετέθη από διαφορετικές ομάδες, μεταξύ των οποίων και η ομάδα από το Ντιουκ, ήταν αν μπορεί να επιτευχθεί ευθύς επαναπρογραμματισμός ενός τύπου ενηλίκου κυττάρου σε άλλον χωρίς να χρειάζεται να παρεμβληθεί η φάση της μετατροπής σε εμβρυϊκά βλαστικά. Κυνηγώντας αυτόν τον στόχο αρκετοί ερευνητές χρησιμοποίησαν και πάλι παράγοντες μεταγραφής για να επιτύχουν τον άμεσο επαναπρογραμματισμό.
Επιτυχία με πρωταγωνιστή το microRNA
Η ομάδα από το Ντιουκ ήταν όμως η πρώτη που έβαλε... στην άκρη τα γονίδια και χρησιμοποίησε microRNA για να φθάσει στο ίδιο αποτέλεσμα (τουλάχιστον σε ό,τι αφορά τα κύτταρα του μυοκαρδίου). Οπως αναφέρεται στη δημοσίευση της ομάδας που έγινε στην επιθεώρηση «Circulation Research» στα τέλη Απριλίου (κύριοι συγγραφείς ήταν ο καθηγητής Βίκτορ Ζάου από το Πανεπιστήμιο Ντιουκ καθώς και η κυρία Μοιρώτσου), χρησιμοποιήθηκε ένας συνδυασμός τεσσάρων microRNA τα οποία εισήχθησαν σε ινοβλάστες (τα πειράματα διεξήχθησαν κυρίως με καρδιακούς ινοβλάστες αλλά και με εμβρυϊκούς και ινοβλάστες του δέρματος) ποντικών που βρίσκονταν σε καλλιέργεια στο εργαστήριο με «όχημα» μεταφοράς όχι ιούς αλλά λιπίδια.
Η παρέμβαση αυτή οδήγησε σε μικρό ποσοστό (3%-4%) μετατροπής ινοβλαστών σε κύτταρα του καρδιακού μυός. Οταν όμως στο «κοκτέιλ» προστέθηκε ένα μόριο που ονομάζεται Jak Inhibitor I (το μόριο αυτό αναστέλλει το μονοπάτι σήμανσης Jak, το οποίο μέσω μελετών έχει φανεί ότι συνδέεται με την κυτταρική ανάπτυξη και τον πολλαπλασιασμό), το ποσοστό μετατροπής σε κύτταρα του καρδιακού μυός ανέβηκε στο 30%. Το ποσοστό αυτό είναι άκρως ικανοποιητικό σε σχέση με εκείνα των άλλων μεθόδων επαναπρογραμματισμού, σημειώνει η κυρία Μοιρώτσου.
Επανάληψη του πειράματος in vivo
Τα ίδια αποτελέσματα προέκυψαν και όταν τα microRNA εγχύθηκαν σε ποντίκια με βλάβες στην καρδιά (αν και στη συγκεκριμένη περίπτωση ακολουθήθηκε η γνωστή «συνταγή» χρήσης ιών ως «οχημάτων μεταφοράς», καθώς η μέθοδος των λιπιδίων χρειάζεται ακόμη αρκετή δουλειά προτού εφαρμοστεί σε πειραματόζωα). Μετά την εισαγωγή των microRNA, ινοβλάστες που βρίσκονταν στην πληγείσα περιοχή του καρδιακού μυός μετετράπησαν σε υγιή κύτταρα του μυοκαρδίου.
Βέβαια η ελληνίδα καθηγήτρια τονίζει σε αυτό το σημείο πως το γεγονός ότι οι ινοβλάστες μετετράπησαν με τη «χείρα βοηθείας» των microRNA σε κύτταρα με τα χαρακτηριστικά των κυττάρων του καρδιακού μυός δεν αποδεικνύει και ότι τα κύτταρα αυτά ήταν λειτουργικά. «Το σημαντικότερο όλων είναι να αποδειχθεί και η λειτουργικότητα  των κυττάρων και αυτό διερευνούμε τώρα μέσω πειραμάτων. Πιστεύω ότι σε ένα εξάμηνο θα έχουμε κάποια πρώτα αποτελέσματα. Μέχρι στιγμής η εικόνα που έχουμε είναι ενθαρρυντική, ωστόσο υπάρχουν πολλά τεχνικά ζητήματα που πρέπει να λύσουμε όπως το πότε πρέπει να χορηγηθούν τα microRNA in vivo, το πώς ακριβώς κτλ.».
Υπόσχεση για θεραπεία πολλών νόσων
Η μέθοδος των microRNA ανοίγει όμως δρόμους για την αντιμετώπιση πολλών και διαφορετικών νόσων πέραν των καρδιακών. Οπως αναφέρει η κυρία Μοιρώτσου, με δεδομένη την τεράστια δυναμική αυτών των μικρών μορίων σε ό,τι αφορά τη «μοίρα» των κυττάρων, θεωρητικώς τα microRNA θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην «αναγέννηση» οποιουδήποτε ιστού. Απώτερος στόχος είναι βέβαια η εξατομικευμένη ιατρική. Σύμφωνα με την ερευνήτρια, ελπίζεται ότι κάποια ημέρα τα microRNA θα «γεννούν» νέα υγιή κύτταρα του καρδιακού μυός (και όχι μόνο αυτού) σε κάθε ασθενή. «Η μελέτη αυτών των κυττάρων in vitro ελπίζουμε ότι θα επιτρέψει την καλύτερη κατανόηση των βιολογικών διαφορών μεταξύ ασθενών και θα διευκολύνει την ανάπτυξη ιατρικών μεθόδων “κομμένων και ραμμένων” στα μέτρα του κάθε ατόμου». Οπως όλα δείχνουν, το μελλοντικό πρόγραμμα του... επαναπρογραμματισμού είναι άκρως ενδιαφέρον. Μείνετε… συντονισμένοι.
ΜΟΡΙΑ microRNA
Οι «καμικάζι» της γενετικής
Η επίκουρη καθηγήτρια του Πανεπιστημίου Ντιουκ κυρία Μαρία Μοιρώτσου.
Η μέθοδος επαναπρογραμματισμού ενηλίκων κυττάρων με χρήση microRNA συνδέεται με σημαντικά πλεονεκτήματα σε σχέση με τις άλλες αντίστοιχες μεθόδους, όπως η χρήση γονιδίων, σύμφωνα με την κυρία Μοιρώτσου. «Κατ’ αρχάς τα  microRNA είναι πολύ μικρά μόρια τα οποία αποτελούν σημαντικούς ρυθμιστές της έκφρασης εκατοντάδων γονιδίων μαζί και παίζουν καθοριστικό ρόλο στον προσδιορισμό της “μοίρας” των κυττάρων. Ετσι μπορούμε να χειριστούμε πιο εύκολα αυτά τα μόρια και να αλλάξουμε κατά βούληση την “υπογραφή” των κυττάρων. Συγχρόνως όταν τα microRNA εισέρχονται στο κύτταρο δεν προκαλούν εφ’ όρου ζωής γενετικές αλλαγές, όπως συμβαίνει με τα γονίδια, ενώ έχουν και μικρό χρόνο ζωής με αποτέλεσμα να εκτελούν το καθήκον τους και να “εξαφανίζονται” χωρίς να υπάρχει φόβος ότι θα προκαλέσουν προβλήματα». Παράλληλα ένα άλλο πλεονέκτημα της τεχνικής αφορά τα «οχήματα» που χρησιμοποιούνται για τη μεταφορά των microRNA εντός του οργανισμού. «Δεν πρόκειται για ιούς που έχουν συνδεθεί με φόβους όπως η καρκινογένεση αλλά για “αθώα” λιπίδια. Ολα αυτά μας κάνουν να πιστεύουμε ότι θεωρητικώς η συγκεκριμένη μέθοδος μπορεί να εφαρμοστεί με μεγαλύτερη επιτυχία αλλά και ασφάλεια στον άνθρωπο σε σύγκριση με τις υπόλοιπες».

Δεν υπάρχουν σχόλια: