Az őssejt

Kovács Tamara, második osztály, Svetozar Marković Gimnázium, Szabadka
Felkészítő tanár:  Lódi Elvira
 
Az V. GENIUS diákverseny eredményei a www.eurovajdasag.info honlapon találhatók.

A jövő gyógyászatának egyik legígéretesebb területe a sejtterápia, az őssejtek alkalmazása. Az őssejtek olyan sejtek, amelyek életük végéig magőrzik osztódási képességüket, s még bármilyen, vagy legalábbis számos sejttípus kifejlődhet belőlük.

Őssejt típusok

Szerepük és típusaik úgy tanulmányozhatók a legegyszerűben, ha pontos képünk van az emberi szervezet fejlődéséről. Az ember fejlődése a petesejt megtermékenyítésével kezdődik. Kialakul a zigóta, illetve a megtermékenyitett petesejt. Az egész szervezet ebből az egy sejtből fejlődik ki, ezért ez az ún. totipotens sejt. Ez a sejt minden sejttípus létrehozására képes. A megtermékenyités után a zigóta osztódni kezd, előbb két, majd ezek osztódásával négy, utána pedig nyolc sejt alakul ki belőle. Ez fontos határvonal a további osztódások sorozatában, ugyanis eddig még minden sejt megőrzi a totipotens állapotot. Ez azt jelenti, hogy ha a nyolcsejtes embriót nyolc különálló sejtté hasítanánk, akkor nyolc, genetikailag teljesen azonos egyed kifejlődésére lenne lehetőség. Az egypetéjű ikrek esetében természetes módon megtörténik az ilyen folyamat, csak még a kétsejtes állapotban. Többszöri sejtosztódás után a sejtek differenciálódni kezdenek, és létrejön a «hólyagcsira» (blastula). A hólyagcsira két részből áll, egy külső sejtrétegből és a belsejében elhelyezkedő embriócsomóból.

Az embriócsomó sejtjei már nem totipotensek, illetve természetes módon nem képesek teljes emberi szervezet kialakítására. Ezek a sejtek nem képesek azoknak a szöveteknek a létrehozására, amelyek a méhlepény és a méhen belüli fejlődéshez nélkülözhetetlenek. Az embriócsomó sejtjeit pluripotens őssejteknek nevezzük. A sejtek további osztódása következtében egyre elkötelezettebb sejtvonalak alakulnak ki, ezek az ún. multipotens őssejtek. Ezek a sejtek már csak egyetlen szövetféleség különféle sejtjeinek létrehozására alkalmasak.




Őssejt források

A kutatásokhoz szükséges őssejtek kétféle forrásból nyerhetők:
1. embrióból
2. felnőtt szervezetből

A totipotens és pluripotens őssejtek csak embriókban találhatók meg, mjg a multipotens őssejtek a felnőtt szervezet számos szövetében megtalálhatók.
Az embrionális őssejtek, mivel még nagyon korai fejlődési fázisban vannak, kutataási szempontból alkalmasabbak a felnőtt őssejteknél. Habár az utóbbi kutatások azt bizonyitják, hogy a felnőtt őssejtek átalakulási képessége nagyobb, mint ahogy azt eleinte gondolták a kutatók. A szakemberek még nem foglaltak állást, hogy melyik fajta őssejt lehet a legmegfelelőbb, mert a kutatások nincsenek olyen fázisban, hogy ezt el lehetne dönteni.

1. Az emberi pluripotens sejteket két forrásból lehet nyerni, mindkét módszert állati modelleken fejlesztették ki:
· hólyagcsirából közvetlen módon – a mesterséges megtermékenyitési kisérletek feleslegben maradt termékeinek pluripotens őssejtjeit tovább lehet szaporjtani (sejtklónozás), egyes országokban törvényileg már engedélyezték az ún. terápiás klónozást
· elvetélt magzatokból – a sejteket az ősivarszervek területéről veszik ki
Pluripotens őssejt forrásként szolgálhat minden olyan módszer, amely hólyagcsírát, vagyis embriócsomót hoz létre. Ebből kifolyólag megoldás lehet a klasszikus klónozási technológia is.

2. Őssejtek nyerhetők felnőtt szervezet differenciált sejtjeiből közvetlenül.
· A felnőtt szervezetek szöveteinek sejtjei már egy adott tevékenység elvégzésére szakosodott,habár a szervezet felépitéséhez és működéséhez szükséges összes genetikai információval rendelkezik,de annak csak töredékét használja fel.Azonban ha sikerül úgy módositani a sejtet,hogy az megszabaduljon e kötöttségek alól,illetve visszaállitják genetikai óráját,akkor fejlődési szempontból még egy elkötelezetlen,ún. őssejt alakul ki,amely számos különféle sejttípussá fejlődhet.
· Klónozási technológiával egy petesejtet megfosztanak sejtmagjától, ezáltal genetikai anyagától, majd az üres peteburkot egyesítik egy komplett testi sejttel. Az ilyen módon nyert sejt képes egy új egyeddé fejlődni, vagyis totipotens. A tudomány mai álláspontja szerint még nem tisztázott, hogy hogyan és miért állítódik vissza a testi sejt genetikai órája.

A regenerációs medícina

Az embrionális ősejtekkel folytatott kísérletek legígéretesebb felhasználási területe a sejtterápia, illetve a sejt-transzplantáció.
A sejtterápia lényege, hogy a beteg szervezet hibásan működő, részben elpusztult, esetleg teljesen hiányzó sejtjeit kívülről, egészséges sejtek bejuttatásával pótolják. Legtöbb betegség hátterében egyes sejttípusok hibás működése vagy kóros megfogyatkozása van.A mai transzplantációs eljárások során egész szerveket, illetve szöveteket ültetnek át, azonban a donorok száma kicsi. Az őssejtek szaporításával és fejlődésük irányának meghatározásával bármilyen sejttípus előállítható bármilyen mennyiségben. Ezáltal számos betegség gyógyítható lenne, pl. A Parkinson- és Alzheimer-kór, idegrendszeri sérülések, agyvérzés, égési sérülésak, szívbetegségek, cukorbetegség stb. Szinte alig van olyan terület, ahol a sejtterápia nem lenne alkalmazható.

Valószínűleg még sok időbe telik, amig az őssejtek fejlődését tetszés szerint tudják irányitani, létrehozva bármely sejttípust, szövetet (teljes szervet). Egyes kutatások azt bizonyítják, hogy a beteg vagy sérült szövetbe juttatott őssejtek képesek valamilyen módon érzékelni a beteg szövet jelzéseit, és spontán fejlődéssel igyekeznek kijavítani a hibát, vagyis a megfelelő sejttípussá fejlődni. Amennyiben nem a probléma helyén jutnak a szervezetbe, bizonyos keretek között képesek a betegség vagy sérülés helyére vándorolni.

Azonban az idegen sejtek felbukkanása a testben aktivizálja az immunrendszert, és jelentkezik a kilöködés problémája. Ennek a problémának két lehetséges megoldása van:
· a szaporítás előtt az őssejteket úgy kell módosítani bizonyos gének inaktiválásával, hogy a sejtek ne váltsanak ki immunreakciót a szervezetben
· az őssejteket magából a beteg szervezetből vonják ki, majd szaporitás után valamilyen konkrét típussá fejlesztve visszajuttatják a szervezetbe. Ez a módszer azonban csak felnőtt őssejtek alkalmazásával lehetséges, mert általában idősebb szervezet gyógyítására van szükség. A multipotens őssejtek specializációs képességei azonban már korlátozottak

E probléma megoldása lehet még a klónozás is. Ezzel a módszerrel az őssejtek genetikai anyaga a kezelni kivánt szervezetből származna. Így a kilökődés esélye nem állna fenn.
Megoldást jelenthet a köldökzsinórvér elraktározása is. Amennyiben később olyan betegség alakul ki, ahol lehetőség van őssejtterápiára, a beteg saját, születésekor lefagyasztott őssejtjeit használhatják fel és juttathatják vissza a szervezetbe.
A felnőtt őssejtek sokkal többre képesek, mint azt eleinte gondolták a tudósok. Kísérletek bizonyítják, hogy egyes multipotens őssejtek képesek másfajta sejtvonalak kialakitására, mint amely sejtvonal irányába már el vannak kötelezve. Így pl. a csontvelő vérképző őssejtjeiből egészséges és működőképes májsejtek fejlődhetnek. Még nem ismert, hogyan állítják vissza az őssejtek részbeni elkötelezettségét.

Etikai problémák

Az őssejtkutatás nagyon sok etikai problémát is felvet. Sokan azt követelik, hogy az embrioniális őssejtek használatát tiltsák be. Vannak azonban olyan szempontok, amelyek miatt az őssejtkutatás nem korlátozódhat csak a felnőtt őssejtekre. Ezek a következők:
1. Nem minden felnőtt szövetben vannak őssejtek, és lehetséges, hogy számos szövetből nem is fognak előkerülni
2. A felnőtt szövetek őssejtmennyisége igen kicsi, ezáltal nehéz azonosítani és kinyerni őket. Ezenkívül e sejtek osztódási képessége jóval kisebb, mint az embrionális sejteké.
3. Ha a betegség genetikai eredetű, akkor a beteg őssejtjei is hibásak lehetnek. Ezért sejtterápiára már nem alkalmasak, mivel a belőlük kitenyésztett sejtek is hibásak lesznek.
4. A felnőtt őssejtek genetikailag már nem olyan értékesek,mint az embrionálisak.Ez azért van ,mert a szervezet élete során az őssejtekben is felhalmozódnak külső és belső környezeti hatások miatt kialakuló mutációk.
5. Mivel a felnőtt őssejtek differenciáltak, nem alkalmazhatók alapvető embriológiai kutatásokra.

Az őssejtterápia veszélyei

Az őssejtkutatás folyamatában különféle nehézségek, problémák is jelentkeznek, amely még megoldásra várnak. Az egyik ilyen probléma a sejtvonalak szennyezettsége. A másik probléma Aravinda Chakravarti, a baltimore-i Johns Hopkins University munkatársa szerint, hogy a sejteket minnél tovább tárolják és azok minnél többször osztódnak, annál több hiba halmozódik fel genetikai állományukban.
Robert Barker, a Cambridge Egyetem neurológusa szerint az is elképzelhető, hogy a neurális őssejtek megnövekedett fájdalomérzékenységet idézhetnek elő azáltal, hogy nem pontosan úgy épülnek be az idegrendszerbe, ahogyan azt mi szeretnénk.
Az embrioniális őssejtek különös tulajdonsága, hogy egy teratoma nevű tumort alakíthatnak ki, amelyben bármilyen szövettípus előfordulhat. Így nem megfelelő szövetté alakulhatnak át az őssejtek: »Senki nem akar csontot, fogat vagy hajat létrehozni például a gerincvelőben» - mondta Svendsen. Ennek megoldása lehet olyan «öngyilkos gén» beépítése az őssejtekbe, amely probléma esetén aktiválható.

Az őssejtek alkalmazási területei

1. Az őssejtek alkalmazása sok betegség gyógyításában segíthet, mint pl. a vakság egyes fajtáinak kialakulásában is. Az egyik áttörés az őssejtkutatásban a látással kapcsolatban, hogy sikerült emberi holttestekből származó őssejteket beültetni csirkék és egerek szemébe. A University of Toronto kutatóinak eredményei azt mutatták, hogy az emberből származó őssejtek fényérzékeny sejtekké, ún. fotoreceptorokká alakultak át az állatok retinájában. Az állatok szemének egy része tehát részben emberi őssejtekből fejlődött ki. Ezekből az eredményekből arra lehet következtetni, hogy ennek az ellenkezője is végbemehet. A Schepens Eye Research Institute kutatói arról számoltak be, hogy a felnőttek őssejtjei is képesek fotoreceptor-sejtekké alakulni. Martin Friedlandera kaliforniai Scripps Kutatóintézet kutatója és munkatársai sikeresen előzték meg emberi szembetegség modellezésére használt kisérleti állatok megvakulását őssejt-terápiával. A retinitis pigmentosa nevű szembetegség tanulmányozására használt egerek szemébe csontvelői őssejteket jutattak be. A kezelt állatok ezután képesek voltak a fény érzékelésére, míg a nem kezelt állatok teljesen megvakultak.

2. Az őssejtkutatás valójában a Parkinson- vagy Alzheimer-kór lehetséges gyógymódjaként lépett a köztudatba. Az őssejtek segítségével létrehozhatók olyan idegsejtek (neuronok), amelyek e betegség esetén károsodnak. Ezek idegrendszerbe való visszaültetésével lehetségessé válik a kóros folyamat ellensúlyozása. Snyder egérmodelleket használt kisérleteihez. Egérembrióból izolált neutrális őssejtekről kimutatta, hogy termelnek GNDF-et, ami elősegíti a Parkinson-kóros egerek felépülését. A Wisconsin Egyetemen Clive Svendsen és csapata is hasonló dolgokkal próbálkozik. Ők genetikai úton kifejlesztettek egy olyan magzati neurális őssejttípust, amely nagyobb mennyiségű GNDF termelésére képes. Az első eredmények nagyon biztatóak, ugyanis a bénulásos betegségben szenvedő patkány gerincvelőjébe juttatva az jgy létrehozott sejteket, azok életben maradtak, és folytatták a GNDf termelését.

3. A Kaliforniai Egyetem kutatói emberi embrionális őssejteket alakítottak át ún. korai fejlettségű oligodendroglia sejtekké. Ezeket a speciális sejteket injekciózták be a patkányok szervezetébe, a gerinsvelői sérülések helyén. Azoknak az állatoknak a mozgásában, amelyek hét nappal a sérülés időpontja után kezelésben részesültek, egyértelmű javulást lehetett észrevenni. Járásuk két hónap múlva már sokkal jobb volt, mint azoké, amelyeket nem kezeltek. A kutatók eredménye rámutat arra, milyen hatékonyan lehetne a gerincvelői sérülésekből származó bénulásokat a betegség korai szakaszában őssejtek segítségével gyógyítani. Dr.Hans S. Keirstead, a Kaliforniai Egyetem Reeve-Irvine Kutatóközpontjának professzora jelenleg egy másik kezelésen is dolgozik, amely nem csak akut, hanem krónikussá vált sérülések gyógyítására is alkalmas lehet.

4. Frederick Lang, a Texasi Egyetem rákközpontjának agysebésze Svendsenhez hasonló kisérleteket végzett: csontvelőből izolált ún. Mesenchimális (embrionális kötőszöveti) őssejtek olyan változatát hozta létre, amely több interferon-béta termelésére képes. Az interferon-béta egy olyan faktor, ami elpusztítja a tumorsejteket. Lang agytumorral rendelkező egerek nyaki verőerébe jutatta a kialakított sejteket. Ezeknek az egereknek élettartama szignifikásan megnőtt azokhoz a társaikhoz képest, melyek nem részesültek a terápiában.

5. A londoni Imperial College kutatóinak sikerült emberi embrioniális őssejteket olyan hámsejtekké alakítani, amelyek a tüdő léghólyagocskáiban zajló gázcserét bonyolítják. A kísérlet azért fontos, mert lehetővé válhat, hogy szervátültetésre alkalmas emberi tüdőket hozzanak létre, valamint gyógyítani lehetne azokat a szöveteket, amelyek súlyosan károsodtak valamely betegség, pl. tüdőrák következtében.

6. Az emberi szívben is találhatók őssejtek, amelyek folyamatosan képeznek új szívizomsejteket, vagyis a szívizom folyamatos megújuláson megy át. De amikor nagymértékű sejtpusztulás következik be, mint pl. egy szívinfarktus alatt, a szívben található őssejtek már nem képesek egyedül regenerálni a sérülést. Ekkor a sérülés helyére nagy mennyiségű más forrásból nyert (vérképző) őssejtet juttatnak, amelyek segítenek a javításban. Pusztán vitatott állatkísérletek eredményeire alapozva európai és amerikai orvosok már kezelnek őssejtekkel szívbeteg embereket azzal a reménnyel, hogy talán segíthetnek a károsult szövet helyreállításában. Ezek a próbák Magyarországon is megkezdődtek.

7. A vér sejtjei folyamatosan képződnek életünk során. A csontvelőben találhatók a vérképző őssejtek, amelyek képesek a fehér- és vörösvérsejtek képzésére. Ezért már régóta használják a fehérvérűségben (leukémiában) szenvedő betegek gyógyításában. Az eljárás lényege,hogy a beteg csontvelőjét elpusztítják, és a helyére egészséges emberből származó csontvelőt ültetnek.



A szakemberek többsége szerint az őssejtbiológia még mindig gyerekkorát éli. Még sokéves laboratóriumi munkára van szükség, amíg az őssejtekből kitenyésztett sejtekkel lehet majd pótolni a károsult sejteket és szöveteket. Még nem ismertek azok a mechanizmusok, amelyek meghatározzák vagy befolyásolják az őssejtek fejlődését. Ha ez sikerül, akkor irányítottá lehet tenni a sejtek, szövetek vagy szervek «előálljtását». Ez azt jelenti, hogy lehetőség nyílik a sérült vagy beteg szövetek pótlására, illetve cseréjére.

Habár a kutatások legnagyobb része még csak kisérleti fázisban van és csak állatokon végeztek kisérleteket, egyre többet tudunk meg az őssejtekről, működésükről, valamint azok viselkedéséről. Ezáltal pedig egyre nagyobb biztonsággal tudjuk majd alkalmazni az őssejteket különféle betegségek gyógyításában, illetve beteg szervek pótlásában. Erre példa a leukémia gyógyítása is.

Ma már vannak orvosok, akik alkalmazzák az őssejtterápiákat különféle betegségek gyógyítására, de szerintem ezek a próbálkozások még koraiak, ugyanis nem ismerjük még eléggé az őssejteket és a velük való gyógyítás veszélyeit sem. Még sok kísérletre és kutatásra van szükség.