Wymiana nabłonka
Co by jednak było gdyby szwankujące tkanki dało się wymienić? Nowotwór przełyku zazwyczaj zaczyna się w jego warstwie nabłonkowej. W tej fazie nie jest bardzo groźny, ale rozwija się dalej, co wymusza usunięcie całego narządu. Czy dałoby się zatem wymienić nabłonek przełyku tak by usunąć go razem z nowotworem, a potem na jego miejsce wprowadzić nowy, zdrowy? W tej chwili jest to już możliwe. W roku 2010 dr Blair Jobe z Pittsburgha przeprowadził już dwie takie procedury. Polegają one na usunięciu, dosłownie "ściągnięciu" nabłonka przełyku wraz z tkanką nowotworową i nałożeniu w jego miejsce "rury" wykonanej z macierzy międzykomórkowej (ECM) pozyskanej ze świni. ECM naturalnie występuje w tkankach wszystkich zwierząt i stanowi rodzaj "rusztowania", dzięki któremu zachowują one przestrzenną formę. Z tkanki można jednak usunąć komórki. Wówczas pozostają tylko białka i inne substancje, między innymi kolagen, tworzące ECM. Kiedyś naukowcy sądzili, że są one tylko "klejem" łączącym komórki. Dziś wiemy jednak, że są one swego rodzaju "pamięcią" tkanki, nie tylko przestrzenną, ale także chemiczną, a obecne w ECM substancje "przyciągają" do siebie komórki, które zaczynają tworzyć nową tkankę.Właśnie taki proces zachodzi po wszczepieniu "rury" z ECM do przełyku. Przywiera ona do zachowanych głębszych tkanek tego narządu i "wyciąga" komórki, w tym komórki macierzyste, w których własną populację wyposażony jest przełyk. Komórki te stopniowo odbudowują jego nabłonek. Dzięki temu po kilku tygodniach pacjent może już swobodnie przełykać, a jago przełyk funkcjonuje podobnie, a czasami nawet lepiej niż przed chorobą.
Procedura "wymiany nabłonka" przechodzi już szersze próby kliniczne i być może niedługo zacznie być stosowana rutynowo. Trzeba jednak pamiętać, że ma ona swoje ograniczenia. Może być stosowana tylko wtedy gdy nowotwór jest we wczesnej fazie rozwoju i obejmuje tylko warstwę nabłonkową przełyku. Co jednak zrobić gdy nowotworem objęta jest większa część przełyku i zachodzi potrzeba przeprowadzenia radykalnej esofagostomii?
Przełyk z probówki
W przypadku konieczności usunięcia całego przełyku ratunkiem może być wyhodowanie i przeszczep nowego narządu. W tym wypadku rusztowanie również stanowi opisana wcześniej macierz międzykomórkowa (ECM). Pozyskuje się ją od zmarłych dawców poprzez decelularyzację pobranych od nich narządów. Tak przygotowane rusztowanie zasiedla się komórkami pobranymi od biorcy (zazwyczaj komórki macierzyste szpiku kostnego lub komórki właściwe dla tkanki, która ma być wyhodowana) i przez pewien czas hoduje w specjalnie przygotowanym bioreaktorze.
Tego typu proces można wykorzystać również przy hodowaniu przełyku, czego w tym roku dokonał międzynarodowy zespół prowadzony przez dr Paolo Macchiariniego z Karolinska Institutet w Sztokholmie. Dr Macchiarini najbardziej znany jest z zastosowania tego typu techniki w hodowaniu tchawicy, czyli narządu strukturalnie i funkcjonalnie podobnego do przełyku. Wyhodowane przez niego tchawice były już przeszczepiane ludziom, po raz pierwszy w 2008 roku. Jego zespół ma więc duże doświadczenie w przeprowadzaniu tego typu zabiegów. Wyhodowany w tym roku przełyk był narządem szczura. Został on przeszczepiony kilku zwierzętom i w testach potwierdzono efektywność tej techniki. Niestety trzeba pamiętać, że jej przeniesienie na narządy ludzkich rozmiarów zajmie trochę czasu. Na razie zatem musi nam wystarczać możliwość regeneracji chociaż nabłonka przełyku.
Magiczne ECM
Macierz międzykomórkowa to naturalna substancja, która znajduje się w tkankach wszystkich zwierząt. Badania nad jej "magicznymi" właściwościami prowadzone są już od mniej więcej trzech dekad i przez ten czas znalazła ona już zastosowanie w mniej wymagających obszarach medycyny takich jak leczenie ran. Dopiero jednak w ostatniej dekadzie zaczęto ją stosować w bardziej skomplikowanych procesach regeneracyjnych, w tym w hodowaniu całych organów. |
| Prof. Stephen Badylak ze zdecelularyzowanym organem w słoju Pittsburgh Post-Gazette |
Jednym z odkrywców jej niezwykłych właściwości oraz pionierów jej zastosowania w medycynie jest prof. Stephen Badylak z McGowan Institut for Regenerative Medicine. To właśnie dzięki jego pracom możliwa jest opisana powyżej procedura regeneracji nabłonka przełyku. Podobnie jak dr Macchiarini, także prof. Badylak prowadzi prace nad hodowaniem całych organów z wykorzystaniem techniki decelularyzacji perfuzji. Jego laboratorium pracuje między innymi nad wyhodowaniem ludzkiej wątroby z wykorzystaniem rusztowania powstałego z decelularyzacji świńskiego narządu, a jednym z jego największych sukcesów do tej pory jest opracowanie techniki regeneracji dużych ubytków mięśni z wykorzystaniem rusztowania z ECM, o której pisałem w maju.
O pracach prof. Badylak opowiadał w 2011 roku na konferencji Singularity Summit. Jego wystąpienie można obejrzeć tutaj. Natomiast już wkrótce będzie można wysłuchać go na Sympozjum Naukowym - Granice medycyny regeneracyjnej, które organizowane jest przez Centrum Edukacji Medycznej i które odbędzie się 8 stycznia 2014 roku w Carolina Medical Center. Patronem medialnym tego wydarzenia jest strona Medycyna Regeneracyjna, a ja gorąco zachęcam do wziecia w nim udziału.
Metoda decelularyzacji perfuzji jest obecnie najczęściej wykorzystywaną techniką hodowania organów. W ostatnich latach naukowcy z różnych laboratoriów wyhodowali z jej wykorzystaniem już w zasadzie wszystkie narządy w tym te najbardziej potrzebne takie jak płuca, serce, nerki czy wątrobę. Niestety cały czas są to organy szczurów bądź zwierząt niewiele większych. Naukowcom z Teksasu udało się już wprawdzie wyhodować ludzkiej wielkości płuca oraz serce. Jednak narządy te nie są wystarczająco sprawne nawet do tego by przeprowadzać próby na zwierzętach laboratoryjnych. Wspomniana technika była już stosowana do leczenia ludzi np. przeszczepu tchawicy, żył cz niedawno także krtani, jednak musimy poczekać jeszcze co najmniej dekadę, by było możliwe jej wykorzystanie do zastąpienia wszystkich rodzajów tkanek.
Autor: Leszek Wiśniewski
