Etyka i przeprogramowanie: pytania natury etycznej po odkryciu komórek iPS

Przeprogramowanie pozwala nam zmienić dowolną komórkę ciała w komórkę macierzystą. To odkrycie zaskoczyło wielu naukowców i zmieniło ich sposób postrzegania rozwoju komórek macierzystych. Czy nowa technologia zmienia również dyskusję etyczną dotyczącą badań nad komórkami macierzystymi? Jakie nowe pytania powstają?

Zastosowanie ludzkich zarodkowych komórek macierzystych (ESC) w farmakoterapii i badaniach jest przedmiotem dyskusji z powodu wątpliwości moralnych związanych z wykorzystaniem zarodków ludzkich. W 2006 r. opracowano metodę sztucznej transformacji komórek skóry (i innych rodzajów komórek) do „indukowanych pluripotentnych komórek macierzystych” (iPSC), tj. komórek o właściwościach podobnych do ESC.

Czy nadal potrzebujemy ESC? Czy badacze powinni przejść na wykorzystanie iPSC, aby uniknąć problemów natury moralnej? Jakie problemy moralne stwarzają iPSC?

Terapie wykorzystujące iPSC będą prawdopodobnie wymagać poddania komórek dawcy zmianom genetycznym. Czy ludzie zaakceptują to, że ich komórki zostaną zmodyfikowane?

Otwartych pozostaje wiele pytań dotyczących efektu przeprogramowania komórek i tego, jak ściśle/dokładnie iPSC przypominają ESC.

Badacze uważają, że zarówno iPSC, jak i ESC są ważne dla zrozumienia, w jaki sposób komórki macierzyste rosną, ulegają replikacji i tworzą określone rodzaje komórek.

Badania dotyczące ESC doprowadziły do odkrycia iPSC i znacząco zwiększyły wiedzę o ich działaniu. Z kolei iPSC dostarczają nowych informacji na temat sposobu, w jaki ESC naturalnie kontrolują pluripotencję i różnicowanie. Poszerzenie wiedzy na temat iPSC oraz ESC zdecydowanie pozwoli badaczom opracować niezawodne metody kontroli komórek i ich wykorzystania w farmakoterapii.

Jedną z korzyści związanych z opracowaniem terapii z wykorzystaniem iPSC jest to, że przeszczepione iPSC (wyprodukowane z własnych komórek pacjenta) nie zostaną odrzucone przez układ odpornościowy.

Wyzwaniem związanym z opracowaniem terapii z wykorzystaniem iPSC jest to, że procedury tworzenia iPSC wymagać będą dopasowania do charakterystyki genetycznej i potrzeb każdego pacjenta, co sprawi, że będą one bardziej pracochłonne i droższe.

Praktyczna strona dostarczenia terapii komórkowych z wykorzystaniem iPSC lub ESC pacjentom będzie stanowić wyzwanie. W celu dostarczenia tych terapii konieczne będzie zatrudnienie specjalistów, a laboratoria będą zmuszone stworzyć i dystrybuować duże ilości komórek wykorzystywanych w leczeniu.

W 2006 roku Shinya Yamanaka udowodnił, że komórki skóry mogą zostać „przeprogramowane”, aby stały się komórkami macierzystymi. Podobnie jak embrionalne komórki macierzyste, te wyhodowane w laboratorium „indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste”, czyli komórki iPS, mogą przekształcać się w różne komórki ludzkiego ciała. Dzięki temu odkryciu niektórzy uważają, że badania nad ludzkimi embrionalnymi komórkami macierzystymi nie są już konieczne, i że ludzkie komórki iPS mogą rozwiązać problemy etyczne wywołane przez badania nad ludzkimi komórkami macierzystymi. Nadal jednak istnieje wiele pytań dotyczących przeprogramowania. Większość naukowców uważa, że konieczne jest dokładne określenie podobieństw i różnic między komórkami iPS a embrionalnymi komórkami macierzystymi.

Czy możemy dziś jednoznacznie stwierdzić, że komórki iPS mogą i powinny zastąpić embrionalne komórki macierzyste? Czy stosowanie jedynie komórek iPS rozwiąże wszystkie problemy etyczne związane z badaniami? Aby odpowiedzieć na te pytania, musimy wziąć pod uwagę zarówno obecnie dostępną wiedzę, jak i moralne aspekty tych kwestii: czy istnieją moralnie istotne różnice między komórkami iPS a embrionalnymi komórkami macierzystymi?

Wiele naukowych pytań dotyczących zarówno ludzkich indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych (human induced pluripotent stem cells - hiPSCs), jak i ludzkich embrionalnych komórek macierzystych (human embryonic stem cells - hESCs). Wśród naukowców brak obecnie konsensusu w kwestii bezpieczeństwa i skuteczności przyszłych terapii z wykorzystaniem tych dwóch rodzajów komórek.

Odpowiedź immunologiczna

Podobnie jak w przypadku przeszczepów narządów, komórki wszczepione w ludzki organizm mogą zostać odrzucone przez układ odpornościowy chorego. Ponieważ hiPSC mogą być produkowane z własnych komórek gospodarza, np. komórek skóry, istnieje nadzieja, że przeprogramowanie może dostarczyć źródła swoistych dla pacjenta, wyspecjalizowanych komórek, które zostałyby rozpoznane przez organizm pacjenta i nie zostałyby odrzucone. Jednak wykonanie takich „szytych na miarę” komórek będzie bardzo czasochłonnym, powolnym i najprawdopodobniej kosztownym procesem. Wielu naukowców jest zdania, że bardziej prawdopodobne jest stworzenie dużych banków komórek o różnych właściwościach immunologicznych; dzięki temu możliwe będzie znalezienie odpowiednich komórek dla większości pacjentów. Banki te będą zawierały komórki powstałe z hESCs lub hiPSCs.

Standardy bezpieczeństwa komórek wykorzystywanych w leczeniu

Pierwsze próby kliniczne z wykorzystaniem hESCs są dopiero w fazie początkowej, a naukowcy skupiają się na leczeniu zaburzeń wzroku. Nie otrzymano jeszcze komórek iPS o „jakości klinicznej” – standardzie wymaganym do przeprowadzenia prób na pacjentach. 

Zarówno hESCs, jak i hiPSCs sa samoodnawialne (mogą się kopiować) w nieskończoność; cecha ta musi zostać „wyłączona”, aby zapobiec rozwojowi nowotworów. Ponadto techniki przeprogramowywania opierają się na manipulacjach zawartych w komórkach genów, a na hiPSCs wpływ ma wiek komórek skóry z których zostały wyhodowane. Kwestie te stanowią wyzwania dla naukowców starających się wyhodować komórki z kontrolowanymi cechami do wykorzystania przez pacjentów. Dla powyższych problemów zaproponowano pewne rozwiązania, jednak konieczne są dalsze badania, aby ocenić wszystkie skutki procesów przeprogramowywania i aby otrzymać hiPSCs odpowiednie dla celów klinicznych. Ponieważ komórki są swoiste dla pacjenta, standaryzacja będzie trudna. Oznacza to, że w praktyce upłynie sporo czasu, zanim przeprogramowane komórki zostaną zatwierdzone przez właściwe organy, takie jak Europejska Agencja Leków czy Amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków.

Bezpieczeństwo i skuteczność terapii opartych na hESC lub hiPSC to złożona kwestia i obecnie niemożliwe jest jednoznaczne ocenienie, czy jeden lub drugi rodzaj komórek jest bezpieczniejszy i bardziej wartościowy z punktu widzenia leczenia. W obu przypadkach konieczne jest przeprowadzenie większej liczby badań, aby w pełni zrozumieć zarówno zachowanie komórek, jak i sposób ich kontrolowanej produkcji w celu wyhodowania wyspecjalizowanych komórek potrzebnych do leczenia konkretnych chorób.

Dostępność jakiejkolwiek nowej terapii opartej na komórkach macierzystych jest istotnym zagadnieniem etycznym. Dla kogo i kiedy powinny być dostępne terapie? Czy będą one dostępne jedynie dla zamożnych pacjentów z krajów rozwiniętych, czy też również dla osób w krajach rozwijających się, którzy nie są w stanie zapłacić za leczenie? Trudno jest określić różnice w tej kwestii pomiędzy terapią opartą na hESC a tą opartą na hiPSC. Należy rozważyć kilka kwestii:

  • Zarówno terapia oparta na hESC, jak i na hiPSC wymaga dobrze rozwiniętego systemu opieki zdrowotnej, z infrastrukturą potrzebną do produkcji i dystrybucji komórek, jak również wysoce wykwalifikowanych specjalistów do prowadzenia terapii.
  • Terapia oparta na hESC nie może być proponowana pacjentom z krajów, w których wykorzystanie komórek z embrionów jest postrzegane jako moralnie nie do przyjęcia. Jednakże nie jest jasne, czy takie wątpliwości natury moralnej zapobiegną w rzeczywistości korzystaniu przez pacjentów z terapii ratujących życie, kiedy staną się one dostępne.
  • Jeśli możliwe stanie się wytwarzanie użytecznych z medycznego punktu widzenia    hiPSCs z pępowiny lub z innych łatwo dostępnych źródeł komórek, oparte na hiPSC terapie staną się w przyszłości bardziej dostępne.

Naukowcy udowodnili, że komórki iPS pobrane z myszy mogą zostać wstrzyknięte do mysiego embrionu i brać udział w rozwoju zarodka. W teorii więc hiPSCs mogą zostać zmienione w jajo i plemnik i zostać wykorzystane do stworzenia nowego embrionu. Chociaż nie zostało to jeszcze dokonane z użyciem ludzkich komórek, niektórzy są zdania, że niedopuszczalne jest wykorzystanie jakichkolwiek komórek, które mają potencjał rozwinięcia się w nową formę życia. Jeśli hESCs mają specjalny status moralny, ponieważ w odpowiednich warunkach mogą stać się embrionem, hiPSCs powinny również posiadać ten status, ponieważ one także mogą stać się ludzkim zarodkiem. Istnieje również pogląd, że hiPSCs nie rozwiązują dyskusji dotyczącej wykorzystania embrionalnych komórek macierzystych w badaniach, ponieważ technologia iPS powstała w oparciu o wiedzę uzyskaną z badań nad hESCs - jednakże siła tego argumentu pozostaje dyskusyjna.

Jeśli jednak nadamy hiPSCs  szczególny status moralny, czy mamy również nadać ten status moralny komórkom skóry, z których powstały? Niektórzy twierdzą, że istnieje różnica pomiędzy tym, w co komórka może zostać zmieniona przy użyciu technologii człowieka, a jej „aktywną mocą”, czy zdolnością do przemiany w naturalnych warunkach. Są oni zdania, że tożsamość komórki określa jej naturalny potencjał, np. to, że dom może stać się kupą śmieci z powodu tornada nie eliminuje istotnych różnic pomiędzy domem a kupą śmieci.

Inne, rzadziej omawiane różnice pomiędzy hESCs a hiPSCs dotyczą ich wykorzystania jako narzędzi do testowania leków i w badaniach nad określonymi chorobami, ich możliwego zastosowania w medycynie reprodukcyjnej i wpływu badań nad nimi na kobiety. Te dziedziny nie stanowią problemów moralnych w takim samym stopniu jak poruszane powyżej kwestie; toczy się jednak debata, której celem jest uzyskanie odpowiedzi na pytanie, który rodzaj komórek jest bardziej odpowiedni jako narzędzie do testowania leków i w badaniach nad określonymi chorobami.

Zanim jednoznacznie ustalimy, czy hiPSCs mogą i czy powinny zastąpić w badaniach i leczeniu hESCs, należy najpierw udzielić odpowiedzi na wiele pytań natury naukowej. Większość naukowców jest zgodna co do tego, że konieczne są badania nad dwoma rodzajami komórek równocześnie.

Najbardziej kwestionowane różnice pomiędzy terapiami opartymi na hESC i hiPSC dotyczą bezpieczeństwa, efektywności, możliwości standaryzacji, dostępności dla większej liczby pacjentów i kontrowersji etycznych związanych z moralnym statusem komórek. Wszystkie te zagadnienia są istotne z punktu widzenia etyki i żadne z nich nie może zostać definitywnie rozwiązane. Badania zarówno nad hESCs, jak i hiPSCs są w fazie szybkiego rozwoju i w miarę uzyskiwania coraz pełniejszego obrazu należy ciągle od nowa oceniać moralne implikacje naukowych i etycznych różnic pomiędzy tymi rodzajami komórek.

Broszura została opracowana przez Kristina Hug. Wersja online tekstu została napisana przez Zara Mahmoud, poprawiona przez Emma Kemp i zrecenzowana przez Kristina Hug i Göran Hermerén.

Tłumaczenie na język polski: Barbara Banasiuk

Zdjęcie wprowadzające © iStockphoto.com/marekuliasz. Zdjęcie fibroblasty : Tilo Kunath. Zdjęcie kolonii iPS: Daniela Evers z Institute of Reconstructive 
Neurobiology, University of Bonn.