Τι ορίζει ένα βλαστοκύτταρο; Οι επιστήμονες ξανασκέφτονται την απάντηση

Τα τελευταία τρία χρόνια, ερευνητές στο Ινστιτούτο Hubrecht στην Ολλανδία καταλογίζουν και χαρτογραφούν με κόπο όλα τα πολλαπλασιαζόμενα κύτταρα που βρίσκονται στις καρδιές των ποντικών, αναζητώντας καρδιακά βλαστοκύτταρα. Τα άπιαστα κύτταρα θα πρέπει θεωρητικά να είναι σε θέση να επιδιορθώσουν τον κατεστραμμένο καρδιακό μυ, επομένως το διακύβευμα για την εύρεση τους ήταν μεγάλο. Πράγματι, αυτή η αναζήτηση, που περιλαμβάνει πολλά εργαστήρια εδώ και δεκαετίες, χαρακτηρίστηκε από έντονες συζητήσεις και, πρόσφατα, έκκληση για ανάκληση περισσότερων από 30 εγγράφων για παραποιημένα δεδομένα. Αυτή την εβδομάδα, ωστόσο, Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών έχει προγραμματιστεί να ανακοινώσει τα αποτελέσματα της εργασίας της ομάδας Hubrecht:δεν υπάρχουν καθόλου στοιχεία καρδιακών βλαστοκυττάρων.

Αυτό το συμπέρασμα, το οποίο επιβεβαιώνει μια μακροχρόνια καχυποψία μεταξύ ορισμένων στον τομέα, θέτει στην καρδιά ενός βαθύτερου ερωτήματος - σχετικά με το τι σημαίνει να είσαι βλαστοκύτταρο. Καθώς η πιο εξελιγμένη τεχνολογία έχει αποκαλύψει πόσο πλαστικοί και ετερογενείς κυτταρικοί πληθυσμοί μπορεί να είναι, ορισμένοι ερευνητές έχουν μεταβεί από το να θεωρούν το «στέλεχος» ως το καθοριστικό χαρακτηριστικό μιας κατηγορίας κυττάρων στο να το βλέπουν ως λειτουργία στην οποία μπορούν να εκτελούν ή να συμβάλλουν πολλοί τύποι κυττάρων. /P>

Τα βλαστοκύτταρα αναγνωρίστηκαν και χαρακτηρίστηκαν για πρώτη φορά στον μυελό των οστών στις δεκαετίες του 1950 και του 1960, σε μια προσπάθεια κατανόησης και αντιμετώπισης των συνεπειών της έκθεσης σε ακτινοβολία μετά τον Β' Παγκόσμιο Πόλεμο. Αυτά τα βλαστοκύτταρα του αίματος ήταν σπάνια, αργά στη διαίρεση και ικανά τόσο για αυτοανανέωση όσο και για διαφοροποίηση σε οποιονδήποτε από τους πιο εξειδικευμένους τύπους κυττάρων του αίματος. Διατήρησαν τις δεξαμενές των κυττάρων του αίματος του σώματος και το βοήθησαν να ανταποκριθεί στις βλάβες. Όταν ακτινοβολήθηκαν, πέθαναν και το σώμα δεν είχε τρόπο να τα αντικαταστήσει — αλλά οι μεταμοσχεύσεις μυελού των οστών (που κρατούσαν βλαστικά κύτταρα) επέτρεψαν στο σύστημα να αναγεννηθεί.

Λόγω της σημασίας τους με τη θεραπεία και την ανάρρωση, τα βλαστοκύτταρα σε άλλους ιστούς έγιναν πολυπόθητα βραβεία μεταξύ ερευνητών και γιατρών που αναζητούσαν τρόπους για τη θεραπεία όλων των ειδών παθήσεων και ασθενειών.

Στη συνέχεια η ιστορία έγινε πιο περίπλοκη. Τα βλαστοκύτταρα εντοπίστηκαν σε άλλους ενήλικους ιστούς σε όλο το σώμα:στο δέρμα, στους θύλακες των τριχών, στο έντερο — και πριν από λίγους μήνες, στα οστά. Θα μπορούσαν επίσης να αυτοανανεωθούν και να δημιουργήσουν τις διάφορες κυτταρικές γενεαλογίες του ιστού τους. Αλλά κατά τα άλλα, έμοιαζαν πολύ διαφορετικά από τα βλαστοκύτταρα του αίματος. Εξέφρασαν διαφορετικά γονίδια, εμφάνισαν διαφορετικούς δείκτες πρωτεϊνών και επιφανειών και χωρίστηκαν με διαφορετικούς τρόπους και με διαφορετικούς ρυθμούς.

Στη δεκαετία του 1990, οι επιστήμονες απομόνωσαν εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα, τα οποία ήταν ακόμη πιο ισχυρά από αυτά σε ιστούς ενηλίκων, με την ικανότητα να γίνουν οποιοσδήποτε τύπος κυττάρου στο σώμα. Περίπου την ίδια περίοδο, οι επιστήμονες άρχισαν να εξετάζουν το ρόλο που μπορεί να παίξουν τα καρκινικά βλαστοκύτταρα στην ανάπτυξη των όγκων. Και το 2006, οι ερευνητές κατάφεραν να μετατρέψουν διαφοροποιημένα κύτταρα συνδετικού ιστού σε επαγόμενα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα (iPSCs), τα οποία είχαν την ευελιξία των εμβρυϊκών βλαστοκυττάρων. Αυτό το αποτέλεσμα έδειξε ότι θα μπορούσε να προκληθεί στέλεχος.

Ωστόσο, φαίνεται πάνω από αυτά τα ευρήματα, σύμφωνα με τον μοριακό γενετιστή Hans Clevers, συγγραφέα του νέου PNAS το χαρτί καρδιακών βλαστοκυττάρων, είναι η υπόθεση ότι τα βλαστοκύτταρα σε όλο το σώμα είναι «μια πολύτιμη, σκληρά καλωδιωμένη, μαγική οντότητα» όπως αυτά του μυελού των οστών. Στην πραγματικότητα, είπε, αυτές οι πρώτες γνώσεις που αποκτήθηκαν από τα βλαστοκύτταρα του αίματος έχουν χρωματίσει τον τρόπο με τον οποίο σκέφτονται οι επιστήμονες για τα βλαστοκύτταρα σε άλλους ιστούς — μερικές φορές με τρόπους που ήταν βαθιά περιοριστικοί.

Πολλές διαδρομές για την επισκευή ιστών

Ένα σημείο που συχνά παραβλέπεται είναι ότι «πολλοί ιστοί μπορούν να επισκευαστούν με πολύ έξυπνους τρόπους», είπε ο Clevers. «Δεν υπάρχει καθορισμένη στρατηγική». Στο αίμα, ο μικρός πληθυσμός βλαστοκυττάρων είναι το μόνο μέσο αναγέννησης, αλλά στους συμπαγείς ιστούς, αυτό δεν συμβαίνει πάντα. Τα ίδια τα βλαστοκύτταρα είναι διαφορετικά:Τείνουν να διαιρούνται πιο γρήγορα, για παράδειγμα, και επειδή παρουσιάζουν μοναδικά μοριακά προφίλ, πρέπει να αναγνωρίζονται με μεθόδους που είναι συγκεκριμένες για αυτά. Η εξάρτηση από δείκτες ειδικούς για τον ιστό (που δεν είναι πάντα αυστηροί) είναι ένας από τους λόγους για τους οποίους έχει γίνει τόση συζήτηση σχετικά με το εάν υπάρχουν καρδιακά βλαστοκύτταρα — και γιατί παραμένει τόσο δύσκολο να προσδιοριστούν άλλοι τύποι βλαστοκυττάρων.

Επιπλέον, όταν τα βλαστοκύτταρα σε συμπαγείς ιστούς καταστρέφονται, πιο εξειδικευμένα κύτταρα σε αυτούς τους ιστούς μπορούν συχνά να επανέλθουν σε κατάσταση που μοιάζει με στέλεχος για να αναλάβουν τις λειτουργίες επιδιόρθωσης για λογαριασμό τους. Ως εκ τούτου, τα κύτταρα είναι πολύ πιο πλαστικά από ό,τι πιστευόταν προηγουμένως, με λιγότερο σταθερές ταυτότητες. "Υπάρχουν όλο και περισσότερα στοιχεία που λένε ότι το σώμα μας μπορεί να ανταποκριθεί σε βλάβες ανεξάρτητα από αυτό που θα θεωρούσαμε κλασικό πληθυσμό βλαστοκυττάρων", δήλωσε ο Jonathan Hoggatt, αιματολόγος και ερευνητής βλαστοκυττάρων στην Ιατρική Σχολή του Χάρβαρντ και στο Γενικό Νοσοκομείο της Μασαχουσέτης. /P>

Αυτό έχει αποδειχθεί σε μια σειρά από όργανα, συμπεριλαμβανομένων των νεφρών, των πνευμόνων, του στομάχου και του εντέρου. Ίσως το πιο εντυπωσιακό είναι ότι ορισμένοι ιστοί (πέρα από την καρδιά) δεν φαίνεται να έχουν πληθυσμό βλαστοκυττάρων. Το ενήλικο ήπαρ - η επιτομή της αποτελεσματικής αναγέννησης οργάνων - δεν έχει βλαστοκύτταρα. Αντίθετα, τα διαφοροποιημένα κύτταρά του μπορούν να λειτουργήσουν σαν βλαστοκύτταρα όταν χρειάζεται. «Στην ουσία», είπε ο Clevers, «κάθε κύτταρο στο ήπαρ έχει τη δυνατότητα να συμπεριφέρεται σαν βλαστοκύτταρο».

Και έτσι, «είναι πιο χρήσιμο να ανακαλύψουμε πώς ένας συγκεκριμένος ιστός εκτελεί τη λειτουργία των βλαστοκυττάρων του παρά να αναγνωρίσουμε μεμονωμένα βλαστοκύτταρα», είπε. Ο τρόπος με τον οποίο διάφορα κύτταρα συμβάλλουν όλα στη διατήρηση ενός ιστού αποτελεί στέλεχος - όχι οποιονδήποτε τύπο ή οντότητα κυττάρου. Η προσκόλληση στον πιο δογματικό ορισμό του τι πρέπει να είναι ένα «αληθινό» βλαστοκύτταρο, αντί να θεωρούμε ότι εμπίπτουν σε ένα πιο νεφελώδες φάσμα, έχει εμποδίσει την πρόοδο.

Στην πραγματικότητα, οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι ακόμη και αυτά τα «αληθινά» βλαστοκύτταρα διαφέρουν ως προς την ισχύ και τη συμπεριφορά τους. «Μαθαίνουμε ότι υπάρχει πολύ μεγαλύτερη ετερογένεια σε αυτούς που πιστεύαμε ότι ήταν αρκετά ομοιογενείς πληθυσμοί», είπε ο Χόγκατ.

Αμφίβολα βλαστοκύτταρα, ψεύτικες θεραπείες

Καθώς γίνεται όλο και πιο δύσκολο να διακρίνουμε τα βλαστοκύτταρα από άλλα που έχουν ήδη αρχίσει να δεσμεύονται σε κάποια διαφοροποιημένη μοίρα των κυττάρων, μπορεί να είναι απαραίτητο να επανεξετάσουμε παλαιότερες έρευνες. Η Pamela Robey, βιολόγος στο Εθνικό Ινστιτούτο Υγείας που επικεντρώνεται στο σκελετικό σύστημα, πιστεύει ότι τα σκελετικά βλαστοκύτταρα που εντοπίστηκαν πρόσφατα μπορεί στην πραγματικότητα να είναι προγονικά κύτταρα - οι πρόσφατοι, ελαφρώς πιο διαφοροποιημένοι απόγονοι βλαστοκυττάρων. Τα πραγματικά σκελετικά βλαστοκύτταρα, υποστηρίζει, είναι ακόμη πιο σπάνια και πρέπει ακόμη να αναγνωριστούν. «Είναι πολύ εύκολο να ξεγελάσει κανείς τον εαυτό του και να πιστέψει ότι έχετε ένα αληθινό βλαστοκύτταρο», είπε, «όταν αυτό μπορεί να μην ισχύει».

Αυτό μερικές φορές οδηγεί σε διαμάχες, κυρίως όταν πρόκειται για τα γνωστά ως μεσεγχυματικά βλαστοκύτταρα - μια ποικιλόμορφη και πολυδύναμη κατηγορία που εξήχθη αρχικά από τον μυελό των οστών, αν και δεν παράγουν κύτταρα αίματος. Επί του παρόντος, οι περισσότεροι ερευνητές δεν τα θεωρούν καθόλου βλαστοκύτταρα (και πολλοί έχουν σταματήσει να τα αποκαλούν έτσι), αλλά ένα ιστορικό σύγχυσης σχετικά με το τι είναι και τι κάνουν τα έχει κάνει «ώριμα για εκμετάλλευση», είπε ο Robey. Μη εγκεκριμένες κλινικές βλαστοκυττάρων έχουν εκμεταλλευτεί το αμφιλεγόμενο καθεστώς τους για να θεραπεύσουν χιλιάδες ανθρώπους με αναποτελεσματικές, αναπόδεικτες και δυνητικά επικίνδυνες θεραπείες. Στην πραγματικότητα, μόνο λίγες θεραπείες με βλαστοκύτταρα, χρησιμοποιώντας πιστοποιημένα βλαστοκύτταρα, επιτρέπονται από την Υπηρεσία Τροφίμων και Φαρμάκων — και όλες αυτές περιλαμβάνουν κάποια εκδοχή μεταμόσχευσης μυελού των οστών ή κυττάρων αίματος.

Αλλά για τους επιστήμονες που τηρούν τους κατάλληλους κανονισμούς, ένας ευρύτερος ορισμός για τα βλαστοκύτταρα θα μπορούσε να είναι καλά νέα για την ιατρική:Σημαίνει ότι οι αναγεννητικές θεραπείες δεν χρειάζεται να στοχεύουν μόνο πληθυσμούς βλαστοκυττάρων, οι οποίοι μπορεί να μην υπάρχουν πάντα. Αντίθετα, θα μπορούσαν να κάνουν χρήση πιο διαφοροποιημένων κυττάρων που πληρούν ορισμένα κριτήρια τύπου στελέχους. Ορισμένοι ερευνητές αποφάσισαν να μην θεωρήσουν καθόλου το στέλεχος ως παράγοντα όταν έρχονται με νέα φαρμακευτικά προϊόντα που περιλαμβάνουν ζωντανά κύτταρα. "Κάνει τη ζωή πιο εύκολη", είπε ο Clevers.

Προχωρώντας προς τα εμπρός, πρόσθεσε, «πρέπει να είμαστε πιο ανοιχτόμυαλοι, να αποδεχόμαστε περισσότερο το γεγονός ότι καταρχήν, κάθε κύτταρο μπορεί να είναι βλαστοκύτταρο».