Mišji zarodek z vbrizganimi matičnimi celicami.
Razvoj človeškega zarodka.
Pridobivanje iPS iz leta 2006.
Človeške zarodne matične celice.
Japonski znanstveniki so odkrili revolucionarno metodo za pridobivanje matičnih celic iz odraslih celic, o čemer so ta teden objavili dva članka v Nature. Iz odraslih mišjih celic so z gojenjem v neprijaznem okolju dobili matične celice, ki so se bile v zarodku sposobne razviti v vsa različna tkiva.
Kratka osvežitev biologije. Vse človeške celice (razen odraslih rdečih krvničk, ki izgubijo jedro) nosijo enak dedni zapis v obliki DNK. Toda odvisno od lokalnih potreb so se celice razvile v različna tkiva, tako da so v vsaki vrsti celic aktivni drugi geni. Matične celice so nediferencirane celice, ki se še niso razvile (specializirale oziroma diferencirale) v posamezne oblike in lahko postanejo karkoli. Ločimo dve glavni vrsti matičnih celic, in sicer zarodne, ki jih najdemo v blastocistah, ter matične celice odraslih.
Glede na potentnost ločimo totipotente celice, ki se lahko razvijejo v katerokoli tkivo in so prisotne zgolj v zgodnjih stadijih delitve oplojenega jajčeca, pluripotentne celice, ki se lahko razvijejo v vsako tkivo iz istega kličnega lista (endoderm, mezoderm, ektoderm), multipotentne celice, ki se lahko pretvorijo v različne soroden vrste celice, oligopotentne celice s še manjšo sposobnostjo pretvorbe in unipotentne celice. Zarodne matične celice so po definiciji totipotentne ali pluripotentne.
Zarodne matične celice obetajo številne možnosti za zdravljenje v prihodnosti, saj se lahko razvijejo v (skorajda) katerokoli tkivo. Če jih pridobimo od človeka, ki ga zdravimo, ni težav z zavrnitveno reakcijo. Glavni problem je seveda, kako dobiti zarodne matične celice odraslega človeka, a tudi to še ni dovolj. Te namreč potrebujejo specifične signale, da se diferencirajo v ustrezne celice, medtem ko bi zgolj naivni vnos v telo povzročil tumor.
Že leta 2006 so japonski znanstveniki odkrili metodo za pridobivanje celic, ki se lahko diferencirajo v skorajda katerokoli telesno celico (članek v reviji Cell). Gre za zloglasne inducirane pluripotentne matične (iPS) celice. Za odkritje, kako odrasle mišje celice spremeniti nazaj v zarodne celice, so leta 2012 prejeli Nobelovo nagrado za medicino. Prvi mehanizem je vključeval gensko manipulacijo štirih genov (začeli so s 24, a so našli štiri nujno potrebne), ki so jih v fibroblaste vnesli z retrovirusi. Dobljene celice niso bile povsem enake matičnim zarodnim celicam, ker se zarodki, v katere so jih vbrizgali, niso razvijali, a so bile po drugi strani sposobne diferenciacije in so se lahko neomejeno dolgo obnavljale. V naslednjih letih so ekipe iz Harvarda, MIT-a in kalifornijske univerze postopek izpopolnile. Leta 2007 so prvič na tak način pripravili tudi človeške zarodne matične celice, dve leti pozneje pa so odkrili, kako je mogoče dediferenciacijo sprožiti brez uporabe retrovirusov. To je dobrodošlo, ker slednji v celico vnesejo genski material in lahko sprožijo tudi onkogene, odgovorne za razvoja raka.
Sedaj pa znanstveniki poročajo o novi metodi, kako lahko iz odraslih celic pridobijo zarodne matične celice (članek, pismo; če niste na fakultetnih ali knjižničnih omrežjih, pokukajte semle). Japonska ekipa je pokazala, da zadostuje že, če celice gojimo v izrazito neugodnem okolju. Zamisel je pravzaprav tako preprosta, da je skorajda logično, da se je do danes ni domislil še nihče. Da bi gojenje celic v stresnem okolju povzročilo njihovo dediferenciacijo, je neverjetno. Haruko Obokata, prva avtorica članka, pojasnjuje, da se ji je ideja utrnila ob potiskanju celic skozi kapilaro, ko so se skrčile na velikost zarodnih celic. Preizkusila je več različnih stresorjev (vročina, stradanje, visoka koncentracija kalcija) in našla tri, ki so delovali. Bakterijski toksin, ki preluknja celično membrano, izpostavljenost nizkemu pH (kislost) ali fizično stiskanje so celice pretvorili v obliko, ki je bila podobna zarodnim matičnim celicam.
Potrditev tega odkritja je terjala nekaj napora, a rezultat je boljši od vsega danes poznanega. Obokata je uporabila mišje T-celice, za katere lahko že po obliki enostavno ocenimo, da so resnično diferencirane (da ji ne bo kdo očital, da je izolirala že od prej prisotne matične celice), in jih pretvorila v matične celice. Dediferenciacijo je celo posnela na filmski trak. Stres iz odraslih celic povzroči nastanek matičnih celic, ki so se sposobne diferencirati v katerokoli tkivo, vključno s posteljico. Tega niso zmožne niti iPS niti zarodne matične celice, zaradi česar je današnje kloniranje precej zapleten postopek, ki ne da 100-odstotnega klona.
Pri metodi stres preživi okrog 25 odstotkov celic, od katerih se jih 30 odstotkov pretvori v matične celice. To je še vedno več od enoodstotnega uspeha, kot ga imajo metode z iPS. Če bodo odkritje uspeli reproducirati tudi drugi laboratoriji in se bo izkazalo za delujoče, gre za eno največjih odkritij v zgodovini biologije in medicine. In prav lahko se zgodi, da bo za temo matičnih celic podeljena še ena Nobelova nagrada.
