A petesejt titkai

A tavalyi év végén kitört "őssejtbotrány" némileg visszavetette a terápiás klónozás dinamikus fejlődését, ám a kutatók többségének hite és lelkesedése a technológia jövőjét illetően töretlen. A Nature összeállításában olyan lehetőségekről olvashatunk, amelyekkel a klónozás során nélkülözni lehetne a kritikus tényezőt, a petesejtet.

Mint arról részletesen beszámoltunk, a dél-koreai Woo Suk Hwang úttörőnek tartott eredményei, miszerint elsőként sikerült volna személyre szabott emberi embrionális őssejtvonalakat létrehoznia testi sejtes klónozással, csalásnak bizonyultak. A módszer lényege, hogy egy petesejt magjának eltávolítását követően egy testi sejt magját juttatják be annak helyére. Az ebből kifejlődő, hólyagcsíra állapotú embrióból őssejtvonalakat lehet alapítani. Az őssejtekből elméletileg a felnőtt test összes sejttípusa ki tud fejlődni (differenciálódás).

Az így tenyésztett sejteket lehetne aztán gyógyítási céllal visszajuttatni a beteg - szervezetébe, és ha maga a beteg volt a testi sejt donor, akkor a sejtek nem lökődnek ki (hiszen a genetikai állományuk megegyezik a többi sejtével, így az immunrendszer sajátként ismeri fel őket). A klónozáshoz használt donorsejt származhat olyan emberből is, akinek valamilyen genetikai rendellenessége van, ez a hiba ugyanis a testen kívül a klónozott őssejtben kijavítható. Ezt a módosított sejtet visszajuttatva a betegbe néhány ilyen esetben lehetőség adódna a gyógyításra.

Országonként eltérő szabályozás

A terápiás klónozás alkalmazása azonban számos kérdést vet föl, mind tudományos, mind erkölcsi oldalról. Emberi embriók előállítása kutatási célra (vagy például lombikbébi-program során kimaradt embriók felhasználása őssejtek előállítására) a világ számos országában tilos. Az Európai Unióban még nincs egységes szabályozás a humán embriók kutatási célokra való felhasználására, illetve a terápiás klónozásra, ezért minden tagállam megalkotta a maga szabályozását. Európa számos országában - például Németországban, Franciaországban, Olaszországban egyáltalán nem engedélyezett humán embriók alkalmazása a kutatásban. Más országokban, így Finnországban, Dániában és Spanyolországban a lombikbébi-programok során kimaradt embriókat bizonyos megszorításokkal felhasználhatják kutatási célokra. A legnagyobb teret a brit törvénykezés hagyja a humán embriók kutatásban történő felhasználására.

Európában egyedül Nagy-Britanniában engedélyezik, hogy humán embriókat állítsanak elő kutatási célokra olyan esetekben, ha valamilyen súlyos betegség új terápiájának kidolgozására irányul az eljárás. Azonban itt is a megtermékenyítést követő 14. napig meg kell semmisíteni az embriókat. Számos ázsiai országban, így Dél-Koreában is viszonylag engedékeny a törvénykezés ezen a területen, így lehetőség van nagy számú, jó minőségű petesejt és embrió kinyerésére. A világ más országaiban, így például az USA-ban és Ausztráliában nincs lehetőség újabb őssejtvonalak előállítására és terápiás klónozásra. Az őssejtkutatás az egész világon élénk tudományos és társadalmi viták középpontjában áll, és a szabályozási keretek kialakítása várhatóan még hosszú időt vesz igénybe.

Petesejthiány

Az erkölcsi kérdések és a törvényi megszorítások mellet tudományos, gyakorlati oldalról nézve sem problémamentes a terápiás klónozás. Az egyik nagy kihívás a kellő számú és jó minőségű petesejt előállítása. A pete egy nagyon különleges sejttípus, fejlődése az emberi szervezetben rendkívül hosszú és igen összetett folyamat, amelynek lépéseit még nem ismerjük pontosan. Az egész még a születés előtt kezdődik, amikor a fejlődő embrió őssejtjei a petefészkekbe vándorolnak és osztódni kezdenek. Így képződnek az elsődleges tüszők. A csecsemő születésekor ezek száma petefészkenként mintegy félmillió. A tüszők fejlődése ezt követően csak a pubertáskorban folytatódik, mikor a menstruációs ciklusnak megfelelően megérik egy-egy tüsző, és kibocsátja magából az érett petesejtet. A petesejt a megtermékenyítést követően átesik az utolsó osztódáson, ennek során elveszti a kromoszómáinak a felét, melyet a spermium által hozott fél kromoszómakészlet egészít ki.

Mesterséges körülmények között igen nehéz reprodukálni ezt a bonyolult eseménysort. A humán lombikbébi programok (IVF) során ezt a folyamatot próbálják megismételni, de már csak az érett petesejt megtermékenyítésétől kezdve. A lombikbébi eljárás első lépése az ún. szuperovuláltatás, melynek során hormonkezelés eredményeként akár tíznél több érett petesejt is keletkezik egyetlen ciklusban. A petéket megtermékenyítik, és néhányat (1-3) visszaültetnek a leendő anya méhébe. A megmaradt embriókat lefagyasztják, és később még mindig vissza lehet őket ültetni. Több országban is lehetőség van arra, hogy ha több mint 12 petesejt képződik egy ilyen mesterségesen felpörgetett ciklusban, akkor a szám fölötti petéket felajánlják kutatási célokra. Előfordul az is, hogy néhány pete nem termékenyül meg - és egyébként is megsemmisítenék őket a laboratóriumban. Lehetőség szerint ezeket is felhasználhatják kutatási célokra. Ezzel az a probléma, hogy valószínűleg azért nem történt megtermékenyülés, mert a peték rossz minőségűek, és ezért sokszor kutatási célokra sem megfelelőek. Bizonyos körülmények között az IVF-klinikák végeredményben jó forrásai lehetnek a terápiás klónozáshoz szükséges petesejteknek.

Önkéntes felajánlások?

De ha így nem, akkor honnan lehet megfelelő számú és minőségű petesejtet szerezni a terápiás klónozáshoz? Az egyik megoldás, ha a nők önként vállalkoznának rá, hogy petéiket kutatási célokra ajánlják fel. Ez olyan esetben képzelhető el, ha a nő közeli családjában fordul elő olyan betegség, melyre a terápiás klónozás a jövőben megoldást jelentene. Egyes kutatók véleménye szerint ez meg is oldhatná a kérdést, és így elegendő petesejtet lehetne nyerni a kutatások folytatásához. A probléma akkor jelentkezne legközelebb, ha a gyógyászatban ténylegesen bevetésre kerülne a terápiás klónozás, és nagy mennyiségben lenne szükség petesejtekre. Ekkor már mindenképpen szükség lesz más petesejtforrásokra is. További kérdéseket vet föl, hogy vajon erkölcsileg megengedhető-e, hogy egészséges nőkön ilyen invazív, embert próbáló beavatkozást végezzenek (a petesejtek kinyeréséhez az IVF-kezelés során alkalmazott eljárással lehet csak hozzájutni). Esetleg pénzzel megoldható a kérdés? Egyes vélemények szerint amíg a klónozás hatékonysága még az állatmodellekben is ennyire alacsony, egyáltalán nem szabadna emberi petesejtekkel dolgozni. Azonban, ha erről mégsem tudunk lemondani, alternatív megoldásokat kell keresni.

Alternatív megoldások

Az egyik lehetőség, hogy közvetlenül a petefészekből a még éretlen petéket távolítják el, és mesterségesen érlelik, azaz maturáltatják őket. A svédországi Karolinska Intézetben Outi Hovatta olyan emberi petesejtekkel dolgozik, melyek az érésük utolsó fázisában vannak. Ezeket az éppen peteérés előtt álló sejteket a lombikbébi-program során távolítják el a petefészkekből, egyidőben a már teljesen érett és kilökődött peték begyűjtésével. Ezeknek a majdnem érett petéknek a végső érését már mesterséges körülmények között is végig tudják vinni a kutatók. Ezzel az eljárással jelenleg évente 300 petesejtet tudna biztosítani a svéd kutatócsoport számára az együttműködő IVF-klinika.

Nem ilyen egyszerű a helyzet, ha ennél éretlenebbek a peték. Egy-egy petefészek több százezer még éretlen őspetesejtet tartalmaz. Egyetlen diagnosztikai célból vett petefészek-biopsziából akár több száz petesejtet lehetne előállítani. Azonban a peteérés folyamata jelenleg még igen kevéssé ismert, ezért az intenzív erőfeszítések ellenére sem tudják a kutatók a pontos körülményeket és szükséges faktorokat mesterséges körülmények között biztosítani. (Más a helyzet a rágcsálóknál és még néhány más állatfajban - pl. szarvasmarha, juh -, ahol működik ez az áljárás.) Egy érésnek indult emberi petének kb. 3 hónapra van szüksége a szervezetben arra, hogy elérje a végső érési fázist és kilökődjön. Az érés során tartalék tápanyagok halmozódnak föl benne, aminek következtében mérete eléri a 100 mikrométeres nagyságot. Ebben a szakaszban az ép, egészséges pete fejlődéséhez elengedhetetlen a megfelelő tápanyagok biztosítása. Az izraeli Rabin Medical Center kutatóinak sikerült a petefészekből eltávolított tüszőket több hétig mesterséges körülmények között fenntartani. Ugyanez a kutatócsoport abortált embriókból nyert petesejteket is tovább tudott érlelni szinte ugyaneddig a stádiumig. Ilyen embrióknak a felhasználása azonban etikai szempontból erősen megkérdőjelezhető.

Az eddig említetteken kívül vannak további alternatív megoldások is. Vissza lehetne menni egészen a még differenciálódás előtt álló embrionális őssejtekig, és ezekből érlelni petesejteket. Ez megfelelő tenyésztési körülmények között talán lehetséges is. Petének látszó sejteket már állítottak elő Hubner és munkatársai ezzel a módszerrel egérben, azonban megtermékenyíteni nem sikerült őket. Elképzelhető azonban, hogy a klónozáshoz használt testi sejt genetikai újraprogramozásához még így is használhatók ezek a sejtek. Ez az út azonban jelenleg még nem járható.

Állati petesejtek alkalmazása?

Egy másik lehetőség állati petesejtek felhasználása. Még ha terápiás alkalmazásra nem is, de a szakemberek egy része szerint kutatási célokra mindenképpen érdekes megoldás lenne az állati petesejtek képességeinek kiaknázása egy humán testi sejt újraprogramozására. Az emlősök petesejtjei valószínűleg hasonló molekuláris mechanizmusokat alkalmaznak erre a feladatra, így akár a nyúl vagy az egér petesejtje alkalmas lehet a feladatra. A sanghaji Xinhua Kórház fejlődésbiológiai osztályán a gyakorlatban is kipróbálták ezt. Nyúl petesejt magját cserélték ki egy ember sejtével, és hólyagcsíra állapotú embriókat tudtak létrehozni. A bulvársajtó címlapjára sikerült ugyan felkerülnie a kutatócsoportnak, de a szakmai közönség korántsem bizonyos abban, hogy ezek a kísérletek megismételhetők. Az ötletet azonban nem vetik el, hiszen Ian Wilmut - Dolly, az első felnőtt testi sejtből klónozott emlős "atyja" - és Chris Shaw, a londoni King's College neurológusa is engedélyért folyamodott hasonló kísérletek végzéséhez.

Emberi sejtből és állati petéből származó hibridek előállítása a világ legtöbb országában tilos. Kellő körültekintés és szigorú szabályozás mellett azonban elképzelhető a rendszer alkalmazása, kizárólag kutatási keretek között. A kutatók véleménye megegyezik abban, hogy ezek a sejtek emberbe soha nem kerülhetnek vissza. A legnagyobb gondot itt a mitokondriumok okozzák, hiszen a sejtmagon kívül ezeknek a parányi sejtszervecskéknek is van saját genetikai állománya. A genomi és a mitokondriális DNS egymást kiegészítve működnek a sejtben, és tartják fönn annak egészséges működését. Még akkor is problémák adódnak, ha ugyanazon a fajon belül próbálják meg két eltérő egyednek a genomiális és mitokondriális DNS-ét egy sejtben összehozni. Hogy két különböző faj keveredésekor milyen problémák merülnek föl, az csak akkor derül ki, ha ezeket a kísérleteket ténylegesen elvégzik.

Más sejtek petesejtek helyett

Más kutatócsoportok teljesen új oldalról közelítik meg a kérdést. Olyan sejteket keresnek az emberi testben, melyek a petéhez hasonlóan képesek lennének újraprogramozni egy már differenciálódott sejtet. A legkézenfekvőbb sejttípus maga az embrionális őssejt lenne (jobbra ezekre láthatunk példákat). A Harvard Egyetem kutatóinak sikerült felnőtt testi sejteket egyfajta embrionális állapotba visszahozni azzal, hogy embrionális őssejtekkel olvasztották őket össze. A módszer legnagyobb hátulütője, hogy az embrionális őssejt genetikai állománya is bekerül a rendszerbe. Ezeket a fuzionált sejteket visszajuttatva a betegbe - terápiás célból - a szervezet idegenként kezelné őket, és nagy valószínűséggel kilökődnének. A Monash Egyetem kutatói olyan módszeren dolgoznak, amellyel meg tudnak szabadulni ezektől a nemkívánatos kromoszómáktól. Egérben már sikerült is igazolniuk az eljárás alkalmazhatóságát.

Több kutatócsoport dolgozik a testi sejt újraprogamozásához szükséges tényezők, molekulák azonosításán. Ez rendkívül időigényes módszer, de az alapvető biológia folyamatok megértéséhez mindenképpen szükséges, és hosszú távon eredményre vezethet.

Láthatjuk, hogy a kutatások igen szerteágazóak, és a különböző módszerek és megközelítési módok mind hozzátesznek valamit a genetikai újraprogramozás megértéséhez, közelebb visznek egy a gyakorlatban is használható rendszer kidolgozásához. A kutatók többnyire egyetértenek abban, hogy valószínűleg nincs egyetlen önmagában elégséges módszer arra, hogy a petesejt jelenleg még misztikus képességét, az újraprogramozást reprodukálni tudnánk. Valószínűleg a különböző eljárások kombinációja fogja meghozni a várt eredményt.

Bodrogi Lilla

Az összeállítás a Nature cikke alapján készült (Carina Dennis, 2006, Mining the secrets of the egg Nature, Vol 439, 9 February)