Articles wiki

Słów kilka o złamanym sercu...

Choroby układu krążenia są jedną z głównych przyczyn śmierci ludzi na całym świecie. Tymi, które pierwsze przychodzą nam na myśl, gdy myślimy o schorzeniach kardiowaskularnych, są choroby związane ze zmianami miażdżycowymi naczyń krwionośnych, np. choroba niedokrwienna (kończyn, serca), wywołana sukcesywnym zmniejszaniem się światła naczyń krwionośnych wskutek wzrostu płytki miażdżycowej. Zwężone naczynia są jak bomba zegarowa, o tyle groźna, że nie jesteśmy w stanie odgadnąć ustawień jej zegara. W dowolnym momencie naczynie może ulec zatkaniu, co szczególnie często jest wynikiem oderwania się fragmentu płytki lub też indukcji krzepnięcia krwi i zaczopowania kapilary przez powstały skrzep. Dochodzi wówczas do udaru - tkanka odżywiana przez dane naczynie traci nagle dostęp do tlenu i składników odżywczych, co w zależności od wielkości i położenia naczynia, powodować może różnego stopnia martwicę ischemicznego (niedokrwionego) rejonu.

Jednym z najbardziej spektakularnych - a przy tym powszechnych - tego typu przypadków jest zawał serca. Zatkaniu ulega w tym wypadku naczynie wieńcowe, czyli jedno z naczyń oplatających i odżywiających samo serce. Długotrwałe niedotlenienie mięśnia sercowego prowadzi do jego martwicy. Zaawansowane zmiany martwicze, będące wynikiem długotrwałego niedotlenienia lub wielokrotnych mniejszych urazów, prowadzą do utraty funkcjonalności. W miejscu ogarniętym martwicą obumarłe kardiomiocyty zastępowane są przez niezdolną do skurczu tkankę bliznowatą. Szczególnie często zmiany te dotyczą lewej komory serca - jej normalnie gruba, silna ściana staje się cienka i niefunkcjonalna, a cała komora ulega charakterystycznemu powiększeniu - patrz Rysunek 1.

Zegar miażdżycowej bomby próbujemy zatrzymać na różne sposoby. Stosujemy metody angioplastyki i stenty, których zadaniem jest zmiażdżenie powstałej płytki i poszerzenie w ten sposób światła naczynia, co jednak wiąże się często z indukcją stanu zapalnego i restenozą (odbudową płytki miażdżycowej w leczonym naczyniu). Niejedno serce utrzymują przy biciu zabiegi pomostowania, popularnie zwane by-passami. Wspomagamy też serce licznymi środkami farmakologicznymi. Kiedy jednak wszystko zawiedzie i bomba wybuchnie, zadaniem medycyny jest naprawienie wywołanych szkód. Aby serce pozostało funkcjonalne, konieczna jest przynajmniej częściowa regeneracja uszkodzonego mięśnia. Wielkie nadzieje, jak w przypadku wielu zresztą schorzeń, wiąże się z wykorzystaniem w tym celu niezwykłych właściwości komórek macierzystych.

Pomysły, nadzieje, hipotezy

Towarzyszący nam dzisiaj boom na badania komórek macierzystych pod kątem medycyny regeneracyjnej narodził się dzięki poznaniu ich niezwykłego potencjału – zdolności do samooodnowy oraz dawania początku wielu typom zróżnicowanych komórek. Fizjologicznym zadaniem tych pierwotnych komórek jest odbudowywanie i regenerowanie na bieżąco wielu tkanek naszego organizmu. Hipotetycznie więc moglibyśmy użyć znanych nam typów komórek macierzystych do regeneracji organów uszkodzonych wskutek różnych procesów chorobowych.

Medycyna powszechnie wykorzystuje już komórki macierzyste ze szpiku kostnego – komórki hematopoetyczne, jako że np. przeszczepienie szpiku kostnego jest niczym innym jak przeszczepieniem tych właśnie komórek w celu odbudowania aparatu krwiotwórczego biorcy. Procedurę tę stosujemy w szerokim spektrum schorzeń – immunodepresyjnych, różnego rodzaju patologiach krwi, białaczkach i nowotworach innych typów. Troszeczkę na chybił trafił zaczęliśmy szukać analogicznych rozwiązań dla leczenia innych chorób. Również do regeneracji mięśnia sercowego wytypowano kilka rodzajów komórek, których zdolności sprawdzono najpierw na modelach zwierzęcych, by następnie z entuzjazmem rozpocząć próby kliniczne.

Nie szukać za daleko – mioblasty

Jednym z pierwszych pomysłów na wykorzystanie komórek prekursorowych w celu regeneracji mięśnia sercowego było zastosowanie mioblastów – komórek w naturalny sposób regenerujących mięśnie, ale mięśnie szkieletowe, różniące się strukturą i sposobem funkcjonowania od mięśnia sercowego. Wykazano jednak, że u zwierząt transplantacja tych komórek znacząco poprawia funkcjonowanie lewej komory serca dzięki regeneracji miejsca ogarniętego zbliznowaceniem [1].

Wyjątkową cechą mięśnia sercowego jest jego mechanizm rozrusznikowy, polegający na samowystarczalnej, niezależnej od układu nerwowego (tzn. nie pobudzanej z zewnątrz) stymulacji komórek mięśniowych do skurczu dzięki systemowi węzłów zatokowego i przedsionkowo-komorowego – generujących sygnały - oraz pęczka Hissa i włókienek Purkinjego, przekazujących je kolejnym kardiomiocytom (Warto zobaczyć ).

Z wielką obawą zatem rozważano, czy komórki prekursorowe dla mięśni szkieletowych zdołają rozwinąć się w komórki zdolne do funkcjonalnego zintegrowania się z mięśniem sercowym. Obawa ta okazała się uzasadniona. Pierwszy niepomyślny znak stanowiła znikoma ekspresja białek takich jak N-kadheryna i koneksyna 43, niezbędnych dla elektromechanicznej integralności kardiomiocytów [1]. Ostateczną weryfikację przyniosły eksperymenty kliniczne. Mioblasty wszczepione pacjentom wprawdzie przeżywały i różnicowały się w komórki mięśniowe, jednak ich niezdolność do integracji z pracą otaczających komórek, prowadziła do poważnych powikłań: arytmii, trachykardii, licznych efektów ubocznych [1, 2].

Wydawałoby się, że tę terapię należałoby w takim razie zarzucić. Jednakże gruntowna analiza protokołów przygotowywania komórek do transplantacji pozwoliła znaleźć metody, których zastosowanie nie prowadziło do efektów ubocznych [1]. W chwili obecnej prowadzone są już próby kliniczne II stopnia [1].

A może nieco wcześniej – mezenchymalne komórki macierzyste

Mioblasty, o których była mowa wyżej, są już właściwie komórkami progenitorowymi – dlatego ich różnicowanie ograniczone jest do jednego typu komórek, i stąd tak trudno skłonić je, by wykazywały fenotyp zbliżony do komórek serca. Kuszącym rozwiązaniem mogły by w takim razie być komórki we wcześniejszym jeszcze stadium różnicowania, na tyle pierwotne, by móc je zróżnicować do pożądanego typu komórek.

Komórkami takimi są mezenchymalne komórki macierzyste (MSCs, ang. Mesenchymal Stem Cells) – komórki rezydujące w szpiku kostnym, dające początek tkankom łącznym – tkance kostnej i chrzęstnej – oraz wszystkim rodzajom komórek mięśniowych. Hipoteza w tym przypadku zakłada, iż mogą one również różnicować w komórki mięśnia sercowego, gdy znajdą się w odpowiednim mikrośrodowisku.

Warto w tym miejscu zauważyć, że wbrew pozorom mikrośrodowisko serca objętego zawałem nie jest sprzyjającym miejscem dla różnicowania i życia komórek. Wydawać by się mogło, że paląca potrzeba zregenerowania uszkodzonej tkanki powinna stymulować komórki do podziałów, różnicowania, i wreszcie odbudowy serca. Należy jednak pamiętać, że tak naprawdę miejsce objęte zawałem jest rejonem silnej hipoksji, wręcz toksycznym, a więc skrajnie dla takich procesów niekorzystnym, jeśli weźmiemy pod uwagę brak jakiegokolwiek odżywienia przez układ krwionośny. Wymaganie od komórek, nawet macierzystych, by rozwinęły się i zregenerowały taki region, jest dość wygórowane, i musimy liczyć się z faktem, że potencjalnie obiecujące i sprawdzone w mniejszych organizmach, np. na modelach mysich, metody mogą się okazać zupełnie nieskuteczne, gdy przyjdzie do prób klinicznych. Wiele zależy również od sposobu dostarczenia tych komórek do organizmu (patrz: Wiemy czym. A więc: jak?).

Macierzyste komórki mezenchymalne sprawdzają się jednak mimo tych ekstremalnych warunków. Wyniki badań na modelach zwierzęcych, również na świniach – których rozmiary i fizjologia pozwalają w większej mierze przenosić wyniki eksperymentów na ludzi, wykazały dyferencjację MSCs do kardiomiocytów, a nawet komórek endotelium naczyń krwionośnych [1], co również stanowi ważny aspekt procesów regeneracji serca (patrz również: Z drugiej strony... czyli na dobry początek odbudujmy naczynia – komórki progenitorowe śródbłonka).

Dodatkową nieocenioną zaletą tych komórek jest fakt, iż są bardzo słabo immunogenne [1]. Oznacza to, że ewentualnym przeszczepieniom allogenicznym nie musiałaby towarzyszyć intensywna terapia immunosupresyjna.

Pierwsze próby kliniczne przyniosły obiecujące rezultaty. Pozostaje nam czekać na wyniki kolejnych, by zweryfikować przydatność i wartość terapii z wykorzystaniem MSCs.

Komórki macierzyste serca – idealne rozwiązanie?

Możliwość istnienia w sercu jego własnych komórek macierzystych, zdolnych regenerować mięsień sercowy, stanowi chyba najciekawszą hipotezę i rozpala wyobraźnię każdego badacza, pragnącego efektywnej regeneracji uszkodzonego serca.

Komórki takie zdołano wyizolować i scharakteryzować, przypisując im szereg markerów, a nawet śledząc ich los w rozwijającym się organizmie. Aktualnie zakłada się, że komórki takie można znaleźć także w sercu dorosłego człowieka, w rejonach nienarażonych na zmiany zawałowe. [3]

Wydaje się, że podstawowym problemem w tym przypadku byłaby skuteczna izolacja tych komórek od pacjenta, oraz konieczność ich namnożenia in vitro. Należy zauważyć, iż komórki te są obecne w sercu dotkniętym zawałem, jednak z reguły same nie prowadzą regeneracji w wystarczającym stopniu. Może to być spowodowane właśnie ich niewielką ilością. Obecnie trwają oczekiwania na rezultaty pierwszych prób klinicznych [1].

Co ma szpik do serca? Komórki macierzyste ze szpiku kostnego

Szpik kostny jest źródłem wspomnianych już mezenchymalnych komórek macierzystych. Obok nich, występują w nim komórki hematopoetyczne, odpowiedzialne za odnowę wszystkich komórek krwi, czyli główną – krwiotwórczą – funkcję szpiku. Szpik kostny jest jednak bardzo heterogenicznym środowiskiem – obecność różnych typów komórek macierzystych jest jednoznaczna z obecnością ich bliższych, a często również dalszych komórek potomnych – wielu typów progenitorów, a nawet już zróżnicowanych komórek (w szczególności w przypadku komórek krwi, które często opuszczają szpik dopiero w pełni zróżnicowane, np. erytrocyty). Spośród komórek progenitorowych w regeneracji mięśnia sercowego szczególną rolę przypisuje się komórkom progenitorowym śródbłonka naczyń krwionośnych, o których jest mowa niżej.

Efektywność opisywanych wcześniej komórek mezenchymalnych wydaje się większa, gdy stosujemy je w połączeniu z innymi typami komórek. Również pozytywne wyniki eksperymentów na modelach zwierzęcych pozwoliły przypuszczać, że terapia z użyciem frakcji komórek jednojądrzastych szpiku kostnego (BMMNCs, ang. Bone Marrow Mononuclear Cells), zawierających komórki macierzyste, może się okazać wyjątkowo efektywna. [1]

Przeprowadzono do tej pory wiele prób klinicznych, poczynając od nieśmiałych eksperymentów angażujących np. kilkoro pacjentów, aż po próby na większą skalę, starannie planowane – randomizowane i z zastosowaniem podwójnej ślepej próby. Zestawienie części tych eksperymentów i ich rezultatów przedstawia poniższa tabela.

• Tabela 1. Wyniki niektórych prób klinicznych z wykorzystaniem komórek ze szpiku kostnego. Na podstawie źródła nr 6.

Wyniki prób klinicznych okazały się więc dość kontrowersyjne. Część z nich wskazuje na brak jakiegokolwiek efektu terapeutycznego, czy to w ogóle, czy względem grupy traktowanej placebo. Wiele prób wykazało znaczącą poprawę parametrów pracy serca, takich jak frakcja wyrzutowa lewej komory czy rozmiar obszaru objętego zbliznowaceniem (i inne). Tu jednak faktyczny efekt terapeutyczny poddawany jest czasem w wątpliwość, ze względu na stopień ich istotności dla polepszenia stanu pacjenta.

W ten sposób komórki izolowane ze szpiku kostnego stały się jednym z najszerzej dyskutowanych aspektów terapii komórkowej stanu pozawałowego, i chorób niedokrwiennych w ogóle. [3] Wielu badaczy z niecierpliwością oczekuje na kolejne próby kliniczne, zakrojone na większą skalę niż dotychczas, które mogłyby zweryfikować użyteczność tych komórek w terapii. Inni natomiast uważają, że główny kierunek powinny teraz stanowić badania podstawowe, które pozwolą nam ocenić rzeczywisty wkład tego typu komórek w poprawę funkcjonowania serca. Należało by lepiej poznać mechanizmy działania tych komórek w rejonie zawału, prześledzić ich losy po podaniu in vivo, i dopiero na tej podstawie, jeśli otrzymane wyniki będą to uzasadniać, przeprowadzić próby kliniczne. Kontrargument stanowi możliwość pomocy ludziom, dla których nie ma już szans innego rodzaju terapii – nawet jeżeli nie wiemy, jak te komórki działają, to jeżeli mogą dać pozytywne rezultaty, być może warto próbować?

Jak widać wkraczamy tutaj w sferę bioetyki, a stawiane pytanie towarzyszy wstępnym etapom każdego rodzaju prób klinicznych: w którym momencie powinniśmy testować nowe metody, aby zminimalizować ryzyko ewentualnego niepowodzenia, ale jednocześnie nie ograniczyć użycia przez potrzebujących pacjentów hipotetycznej, lecz być może skutecznej i wartościowej terapii?

Z drugiej strony... czyli na dobry początek odbudujmy naczynia – komórki progenitorowe śródbłonka

Głównym celem opisywanych terapii ma być regeneracja uszkodzonego przez zawał mięśnia sercowego. Lecząc skutki, nie możemy jednak zapominać o przyczynach. Tym, co powoduje zawał, jest zablokowanie naczyń krwionośnych, najczęściej w wyniku zmian miażdżycowych, czy rzadziej ich innego rodzaju dysfunkcji. Aby więc w martwiczym miejscu powstała jakakolwiek nowa funkcjonalna tkanka mięśniowa, musi ono zostać na nowo zaopatrzone w składniki odżywcze i tlen przez nowe naczynia krwionośne.

Nasz organizm jest przygotowany na wypadek stresu związanego z niedotlenieniem jego tkanek. Gdy naczynia krwionośne ulegną zniszczeniu czy, jak w przypadku udaru, zablokowaniu, zaopatrywana przez nie tkanka popada w hipoksję. Komórki takiej tkanki nie poddają się jednak zgubnym warunkom, lecz wołają o pomoc. W znacznym uproszczeniu: niedotlenienie jest czynnikiem indukującym syntezę i wydzielanie odpowiednich peptydów, w tym czynników wzrostowych takich jak VEGF (czynnik wzrostu śródbłonka naczyń, ang. Vascular Endothelial Growth Factor) i SDF-1 (stromalny czynnik wzrostu, ang. Stromal Derived Factor-1). Ich gradient z kolei stymuluje proces angiogenezy, tj. tworzenia nowych naczyń krwionośnych z już istniejących kapilar. Komórki śródbłonka istniejących i funkcjonalnych naczyń po aktywacji przez VEGF ulegają swoistej transformacji – wytwarzają filopodia i rozpoczynają migrację w kierunku ischemicznego (niedokrwionego) miejsca, kierowane gradientem wspomnianych cytokin. Dzięki towarzyszącym temu podziałom komórek globalny efekt opisywanych procesów stanowi wzrost naczynia krwionośnego w kierunku niedotlenionej tkanki.

Gradient VEGF i SDF jest także czynnikiem odpowiedzialnym za mobilizację i ukierunkowaną migrację komórek pochodzących ze szpiku kostnego. Szczególną rolę w procesie angiogenezy przypisuje się komórkom progenitorowym śródbłonka naczyń – EPCs (ang. Endothelial Progenitor Cells). Uważa się, że ich wkład w tworzenie nowych naczyń krwionośnych polega na wbudowywaniu się w nowopowstające ściany naczyń, przez różnicowanie do dojrzałych komórek śródbłonka, oraz na wydzielaniu czynników wzrostowych dodatkowo ten wzrost stymulujących, takich jak FGF-1 (czynnik wzrostowy fibroblastów), ang. Fibroblast Growth Factor) i HGF (czynnik wzrostowy hepatocytów, ang. Hepatocyte Growth Factor).

Pomoc EPCs w odtworzeniu ukrwienia w dotkniętym zawałem sercu ma dwojakie, i pod każdym względem ważkie, znaczenie. Po pierwsze, utworzenie nowych naczyń krwionośnych, jak już wspomniano, wspomaga procesy regeneracji, dzięki odżywieniu przez nie tkanki i dostarczeniu tlenu. Po drugie, odpowiednio szybko zastosowane EPCs mają szansę odtworzyć naczynia krwionośne na tyle wcześnie, by procesy martwicze nie zaszły zbyt daleko. Może to uratować przynajmniej część kardiomiocytów, zapobiegając w znacznej mierze zgubnym skutkom zawału.

Badania z wykorzystaniem EPCs, jak można się domyślić na przykładzie innych opisywanych komórek, dały obiecujące rezultaty. Doprowadziło to do szeregu prób klinicznych terapii z zastosowaniem w różnym stopniu wzbogaconych progenitorów śródbłonka. Jako reprezentatywne dla EPCs traktuje się zatem wyniki także tych eksperymentów, które wykorzystywały w różnym stopniu oczyszczone frakcje komórek izolowanych ze szpiku kostnego, jako że pośród nich powinny się znajdować pożądane progenitory (chociażby ze względu na ich mobilizację wywołaną hipoksją, patrz proces angiogenezy opisany powyżej). Dlatego też dyskusję o wartości terapeutycznej EPCs opiera się na tych samych wynikach, które prezentuje Tabela 1. Dlatego również wnioski ich dotyczące są w dużej mierze bliskie tym wyciąganym dla BMMNCs. Dlatego wreszcie rozważania nad dalszymi próbami klinicznymi są także zbliżone dla obu tych frakcji komórkowych, duże nadzieje wiąże się zaś z wynikami prób klinicznych prowadzonych na większą skalę, które to dopiero pozwolą na ostateczną weryfikację tej hipotezy.

Embrionalne komórki macierzyste: sposób na wszystko – sposób na serce?

Omawiane dotychczas rodzaje komórek macierzystych czy progenitorowych należały do komórek określanych mianem „dorosłych” lub „somatycznych” komórek macierzystych, jako że są charakterystyczne dla dorosłego organizmu i funkcjonują w jego obrębie. Komórkami, które od dawna rozpalają wyobraźnię niejednego naukowca, również (choć nie tylko) w odniesieniu do metod medycyny regeneracyjnej, są embrionalne komórki macierzyste.

Cechą, która czyni macierzyste komórki embrionalne aż tak wyjątkowymi, jest pluripotencjalność. Jest to zdolność różnicowania do wszystkich komórek dorosłego organizmu. Wynika ona z prostego faktu – komórki, o których mowa, są izolowane z wczesnego stadium zarodkowego – blastocysty, dokładniej z widocznej na Rysunku 3 masy komórek tworzącej charakterystyczne zgrubienie, zwane wewnętrzną masą komórkową. To z tej małej grupki komórek po implantacji powstanie z czasem cały dorosły organizm. Ich niesamowity potencjał w przeciągu kilku następnych podziałów komórkowych ulegnie zatraceniu, jako że komórki ulegną dalszemu różnicowaniu – podzielą się na komórki trzech listków zarodkowych – ektodermy, mezodermy i endodermy, a ich rozwój od tej pory ukierunkowany będzie do tkanek wywodzących się z jednej z tych grup.

Zanim jednak do tego dojdzie, komórki te możemy wyizolować. Co więcej, hodowane in vitro w odpowiednich warunkach (tj. przy braku czynników stymulujących do jakiegokolwiek różnicowania), utrzymują one swoją charakterystykę, wykazując ponadto zdolność do dość intensywnych podziałów. Niestety założenie, że takie komórki samoistnie zregenerują każdą tkankę byłoby równie beztroskie, co naiwne. Wszczepione in vivo komórki embrionalne doznają swoistego szoku – znalazłszy się w bogatym w cytokiny środowisku, wykazują bardzo intensywne różnicowanie, ale zupełnie nieskoordynowane, tworząc specyficzny nowotwór złożony z wielu typów komórek należących do różnych linii komórkowych organizmu. Nowotwory takie, występujące czasami także w naturze, nazywamy potworniakami lub teratomami. Pozytywnym aspektem takiego zachowania tych komórek jest możliwość użycia go jako narzędzia do weryfikacji pluripotencji hodowanych komórek. Oczywistym wnioskiem natomiast jest konieczność znalezienia sposobów na kompletne zróżnicowanie tych komórek do pożądanej tkanki przed wykonaniem wszczepienia terapeutycznego (tj. zróżnicowanie każdej pojedynczej komórki, aby uniknąć wytworzenia przez nią teratomy po podaniu pacjentowi).

Czynniki zdolne skłonić komórki embrionalne do zróżnicowania się w komórki mięśnia sercowego są już nam znane. Ulepszane są również metody pozwalające uzyskać czyste frakcje zróżnicowanych do kardiomiocytów komórek [1], co pozwala mieć nadzieję, że w przyszłości będziemy w stanie wykorzystywać ten typ komórek w leczeniu serca.

Nie rozwiązuje to jednak w najmniejszym stopniu kwestii etycznych związanych z uzyskiwaniem komórek z ludzkich embrionów, co przy stosowanych procedurach właściwie nieuchronnie prowadzi do ich zniszczenia. Z faktem tym wiąże się jeszcze inna istotna niedogodność związana z wykorzystaniem tych właśnie komórek – siłą rzeczy są one obce dla układu immunologicznego pacjenta. Pod tym względem autologiczne przeszczepienia somatycznych komórek macierzystych mają istotną przewagę.

Rozwiązanie obu tych kwestii przynoszą być może doniesienia o udanym reprogramowaniu komórek somatycznych do komórek pluripotencjalnych. Pierwsze udane eksperymenty na ludzkich komórkach zostały wykonane na fibroblastach skóry. Ekspresja genów charakterystycznych dla komórek embrionalnych i prawdopodobnie stanowiących o ich pluripotencjalnym charakterze została uzyskana dzięki transdukcji wektorami wirusowymi. [5, 6] Geny te w somatycznych komórkach pozostają wyciszone dzięki mechanizmom kontroli epigenetycznej. Tej kontroli jak widać nie jesteśmy w stanie znieść czy zmodyfikować, jednak okazuje się, że wywołanie ekspresji tych genów przez DNA dostarczony z zewnątrz wystarcza, by doszło do stymulacji ekspresji innych genów, skutkującej wreszcie skrajną zmianą fenotypu komórki i nadaniem jej pluripotencjalności.

Warto również zauważyć, że otrzymywanie komórek pluripotencjalnych np. z komórek skóry pacjenta dawałoby ogromne możliwości w związku z łatwą dostępnością materiału do przeszczepienia oraz brakiem immunogenności takiego materiału. Naturalnie wciąż do rozwiązania pozostaje problem skutecznego różnicowania takich komórek do komórek pożądanej tkanki, co leży w gestii dalszych badań.

Wiemy czym. A więc: jak?

Jednym z podstawowych pytań dotyczących zastosowania komórek macierzystych jest to, jak dostarczyć je do chorego serca. Pytanie wbrew pozorom nie banalne, gdyż okazuje się, iż od tego w dużej mierze zależeć może powodzenie tego rodzaju terapii. Podstawowe metody przedstawia Rysunek 4.

Komórki wstrzyknięte do naczynia wieńcowego pozostają w środowisku bogatym w tlen, dlatego ich przeżywalność jest duża. Z drugiej strony konieczna jest ich migracja do uszkodzonego miejsca, co znacząco zmniejsza faktyczną efektywność tego typu dostarczania. Nie stanowi to dużego problemu w przypadku np. komórek pochodzących ze szpiku kostnego, które wykazują zdolność do ukierunkowanej migracji do niedotlenionego mięśnia. Jednak z drugiej strony komórki takie jak mioblasty nie posiadają podobnej właściwości, przez co ten sposób administracji może w ich przypadku przynieść zdecydowanie więcej szkody niż pożytku - ich rozwój doprowadzi jedynie do pogłębienia uszkodzeń przez zniszczenie naczynia, w którym się znajdą. W przypadku takich komórek lepszym rozwiązaniem wydaje się dostarczenie ich domięśniowo, czy to przy użyciu cewnika, czy też bezpośrednio, np. w trakcie operacji (co jednak związane jest z ryzykiem perforacji ściany komory). Tu jednak problem stanowi nieprzyjazne środowisko ogarniętego hipoksją mięśnia (patrz także: A może nieco wcześniej – mezenchymalne komórki macierzyste). [2]

Hipotezy, nadzieje... Czyli co dalej?

Jak pokazują powyższe przykłady, mimo kilkuletnich już prób zastosowania komórek macierzystych w regeneracji mięśnia sercowego, hipotezy pozostają hipotezami. Nadzieja jednak nie przygasa i nowych pomysłów na ulepszanie metod nie brakuje. Doświadczenia te uczą nas po prostu pokory, pokazując, jak niewiele wciąż wiemy. Trudności bowiem pojawiają się już na samym początku - przy izolacji i próbach wzbogacania większości typów komórek macierzystych. Spór o charakteryzujące je markery pozostaje otwarty, tak jak pytania o mechanizmy ich działania, zachowanie in vivo i in situ, drogi migracji. Z każdym jednak rokiem, ba, z każdym miesiącem i tygodniem wiemy troszeczkę więcej. Uzasadnia to wciąż żywy entuzjazm i pozwala wierzyć, że nadzieja wykorzystania potencjału komórek macierzystych w medycynie regeneracyjnej (nie tylko chorób serca!) nie jest nadzieją płonną.

Źródła

1. Goldwaithe A. C., Mending a broken heart: stem cells and cardiac repair, Regenerative Medicine, NIH 2006 (update 2007). [NIH Regenerative Medicine] [Artykuł online (wersja pdf)]

2. Dimmeler S. et al., Unchain my heart: the scientific foundations of cardiac repair, J. Clin. Invest., 115, 2005. [Artykuł online]

3. DeWitt N., Affairs of the heart, Nature Reports Stem Cells, published online: 15 November 2007. [Artykuł online]

4. Yu J. et al., Induced pluripotent stem cell lines derived from human somatic cells, Science, published online: 20 November 2007. [PubMed]

5. Takahashi K., Induction of pluripotent stem cells from adult human fibroblasts by defined factors, Cell, 131, 2007. [PubMed]

6. Ben-Shoshan J. et al., Endothelial progenitor cells as therapeutic vectors in cardiovascular disorders: From experimental models to human trials. Pharmacology & Therapeutics 11525–36, 2007. [PubMed] [Elsevier]