Przewlekłe choroby wątroby: jak mogą pomóc komórki macierzyste?

Przewlekłe choroby wątroby są piątą co do częstości przyczyną śmierci w Unii Europejskiej. Na skutek poważnego uszkodzenia wątroba traci zdolność do samonaprawy, co stanowi problem zagrażający życiu. Jedyną obecnie dostępną metodą leczenia jest przeszczep wątroby. Czy medycyna regeneracyjna może pomóc?

Wątroba jest jedynym narządem wewnętrznym człowieka, zdolnym do regeneracji po uszkodzeniu.

Przy przewlekłych chorobach wątroby dochodzi do powstania blizn ograniczających funkcjonalność i zdolność do regeneracji wątroby. Przewlekłe choroby wątroby są piątą najczęstszą przyczyną śmierci w Unii Europejskiej. Obecnie jedyną metodą leczenia pacjentów jest przeszczep wątroby.

Naukowcy z powodzeniem wykorzystują zarodkowe komórki macierzyste oraz indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste do wytwarzania hepatocytów (komórek wątroby) w warunkach laboratoryjnych. W przyszłości komórki te mogłyby zostać wykorzystane w leczeniu przewlekłych chorób wątroby.

Naukowcy chcą się dowiedzieć, w jaki sposób komórki macierzyste obecne w wątrobie odbudowują ten narząd. Dzięki temu możliwe mogłoby stać się opracowanie metod leczenia wykorzystujących zdolność tych komórek do regeneracji wątroby.

Pluripotencjalne komórki macierzyste są wykorzystywane do uzyskiwania nowych komórek wątroby (hepatocytów), które mogłyby być transplantowane do wątroby w celu jej odbudowy. Wymaga to jednak przeprowadzenia badań mających na celu ocenę bezpieczeństwa i funkcjonalności przeszczepianych komórek.

Prowadzone są także badania, których celem jest sprawdzenie, czy komórki pochodzące ze szpiku kostnego pacjenta są zdolne do usunięcia blizn w uszkodzonej wątrobie.

Transplantacja wątroby wymaga przyjmowania przez pacjenta leków immunosupresyjnych, które zapobiegają odrzuceniu przeszczepu. Naukowcy poszukują nowych metod, które umożliwiłyby ochronę przeszczepu przed odrzuceniem przez komórki układu immunologicznego. 

Wiele terapii z wykorzystaniem komórek macierzystych mogłoby ominąć problem odrzucania przeszczepu jednak konieczne są jeszcze badania, które wykażą, że komórki wątroby uzyskane z komórek macierzystych, zwłaszcza z pluripotencjalnych komórek macierzystych, są bezpieczne i mogą być przeszczepiane nawet w dużych ilościach.

LiverWątroba jest największym narządem wewnętrznym w organizmie człowieka. Pełni ona wiele funkcji, bierze udział w usuwaniu toksyn z krwi, trawieniu pokarmów i przy zwalczaniu infekcji. Jest jedynym narządem w organizmie ludzkim zdolnym do zregenerowania po uszkodzeniu.

A piece of mouse liver containing hepatocytes and oval cells
Fragment mysiej wątroby zawierający hepatocyty i komórki owalne. Komórki owalne są określane jako komórki macierzyste wątroby. Aktywują się one tylko w pewnych warunkach, np. kiedy hepatocyty są już niezdolne do naprawy uszkodzonych tkanek.

Blood vessel = Naczynie krwionośne
Bile duct = Drogi żółciowe
Hepatocyte = Hepatocyt
Oval cells = Komórki owalne

Komórki wątroby nazywane są hepatocytami. Hepatocyty żyją średnio od 200 do 300 dni. W zdrowej wątrobie hepatocyty mają zdolność do dzielenia się, tworząc kopie samych siebie. Oznacza to, że powstałe hepatocyty mogą zastąpić obumarłe komórki wątroby, a nawet naprawić niektóre uszkodzenia. Drugim rodzajem komórek zdolnych do wspomagania regeneracji wątroby w przypadku bardzo ciężkich uszkodzeń są komórki owalne.. Komórki owalne są postrzegane jako komórki macierzyste wątroby, mające zdolność do tworzenia nowych hepatocytów. Jednak naukowcy wciąż badają, czym dokładnie są komórki owalne, jak działają i w jaki sposób można je przekształcić w hepatocyty.

Podczas przewlekłych chorób wątroby (również nazywanych marskością lub zwłóknieniem wątroby) wątroba jest wielokrotnie uszkadzana przez długi czas. Normalne mechanizmy naprawy wątroby zostają zaburzone, powodując tworzenie się blizn na wątrobie. Jedyną obecnie dostępną metodą leczenia dla pacjentów z przewlekłymi chorobami wątroby jest przeszczep wątroby. Przeszczepy są drogie, wymagają od pacjentów dożywotniego brania leków immunosupresyjnych, a ponadto brakuje dawców dla pacjentów wymagających przeszczepu. Dlatego pilnie poszukiwane są alternatywne metody leczenia dla pacjentów z chorobami wątroby.

A piece of diseased mouse liver
Fragment chorej mysiej wątroby – na czerwono wybarwiono zbliznowacenie

 

W dłuższej perspektywie, komórki macierzyste mogą zapewnić nowe metody leczenia przewlekłych chorób wątroby:

  1. Naukowcy badają komórki macierzyste wątroby, aby w pełni zrozumieć jak można je wykorzystać w leczeniu pacjentów.
  2. Zarodkowe komórki macierzyste lub indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste mogą zostać wykorzystane w laboratorium do uzyskania nowych hepatocytów dla pacjentów, u których stwierdzono niezdolność wątroby do regeneracji. Jednakże jest wiele pytań, na które musimy odpowiedzieć, zanim takie terapie staną się możliwe. Na przykład ważne jest wykazanie, że hepatocyty wytworzone z komórek macierzystych są bezpieczne w leczeniu pacjentów.

Hepatocyte-like cells grown from human embryonic stem cells
Komórki podobne do hepatocytów wyhodowane z ludzkich zarodkowych komórek macierzystych

 

Innym sposobem leczenia może się okazać użycie komórek pobranych ze szpiku kostnego pacjenta w celu naprawy chorej wątroby. Komórki te są nazywane makrofagami. W normalnych warunkach makrofagi nie mogą tworzyć komórek wątroby i naukowcy jeszcze nie mają pewności, jak makrofagi pomagają wątrobie. Jednak makrofagi zostały już przetestowane na myszach z uszkodzonymi wątrobami. Wczesne wyniki tych badań wyglądają obiecująco. W laboratorium:

  • Komórki szpiku kostnego są pobierane z kości udowej myszy.
  • Szpik kostny zawiera mieszankę komórek. Komórki są hodowane w kontrolowanych warunkach w celu namnożenia makrofagów.
  • Makrofagi są podawane do chorej wątroby myszy.
  • Makrofagi mają korzystny wpływ na regenerację wątroby i odwracają proces bliznowacenia wątroby. Gdy zbliznowacenie ulega redukcji, wątroba może lepiej pełnić swoje funkcje.

Mouse macrophage cells grown from bone marrow
Mysie makrofagi wyhodowane z komórek szpiku kostnego

Ważnym celem obecnych badań jest zrozumienie funkcji makrofagów w funkcjonowaniu wątroby. Ta wiedza będzie niezbędna do opracowania nowych terapii dla pacjentów. Naukowcy mają nadzieję, że w ciągu 5 lat rozpoczną się badania kliniczne, których celem będzie ocena bezpieczeństwa terapii z wykorzystaniem makrofagów.  Wiele pozostaje jeszcze do zrobienia, ale jeśli uda się opracować nową terapię, będzie ona miała ważną zaletę: makrofagi użyte do leczenia zostaną wyhodowane z komórek szpiku kostnego lub krwi danego pacjenta, zatem nie powinny one zostać odrzucone przez jego organizm, co  czasami zdarza się po przeszczepach.

Bieżące badania mają na celu zrozumienie procesów zachodzących w zdrowej wątrobie i ustalenie, w jaki sposób mogłyby pomóc nowe terapie komórkowe. Naukowcy dążą również do opracowania bardziej efektywnych metod hodowli komórek wątroby oraz metod uzyskiwania hepatocytów (komórek wątroby) z zarodkowych komórek macierzystych lub indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych. Badania te będą pomocne nie tylko w opracowywaniu nowych terapii. W perspektywie krótkoterminowej hepatocyty uzyskane w laboratorium będą pomocne w opracowywaniu nowych leków wspierających funkcjonowanie wątroby.

Tekst: Caroline Pope 

Recenzja: David HayDavid Tosh i Clare Blackburn.

Tłumaczenie z języka angielskiego na polski: Karolina Punovuori.

Zdjęcia komórek: Caroline Pope, David Hay i Luke Bolter.