A mágikus főzet

Az utóbbi hónapok eredménye, hogy kutatóknak sikerült egerek normális hámsejtjeit "visszaprogramozni", és embrionális őssejtekhez hasonló sejteket létrehozni belőlük. Amennyiben a módszert sikerül emberi sejteken is alkalmazni, a különböző betegségeket a beteg saját őssejtjeivel lehet majd kezelni, és nem lesz szükség emberi petesejtek vagy embriók felhasználására.

A Nature-ben két közlemény, a Stem Cell című szakfolyóiratban pedig egy harmadik is beszámol egy látszólag egyszerű módszerről, mellyel sikerülhet a már elkötelezett, felnőtt sejteket pluripotens őssejtekké alakítani. Pluripotens őssejteken olyan sejteket értünk, amelyek képesek létrehozni a felnőtt szervezet összes sejttípusát, beleértve az ivarsejteket is.

Az új módszerrel előállított sejtek megfelelnek ennek a kritériumnak. A kutatók négy gént juttattak egerek bőréből származó úgynevezett fibroblaszt sejtekbe. A gének úgynevezett transzkripciós faktorokat kódolnak, vagyis olyan kulcsmolekulákat, melyek más gének kifejeződését irányítják. Ezután specifikusan kiválogatták azokat a sejteket, melyek a bevitt gének hatására elkezdték a pluripotens állapotra jellemző jelzőgéneket kifejezni. Mindhárom munkacsoport egymástól függetlenül képes volt embrionális őssejtekhez hasonló sejtek létrehozására, melyek - ha embriókba ültették be őket - különféle felnőtt szöveti sejtekké alakultak.

Egy korábbi munka már megmutatta, hogy differenciált felnőtt sejtek visszaalakíthatók pluripotens sejtekké, ha embrionális őssejtekkel fuzionáltatják őket. Mindez azt sugallta, hogy az embrionális őssejtek tartalmazhatnak valami esszenciális faktort, mely pluripotenssé teszi őket, illetve más sejteket. Magától értetődőnek tűnhet a megoldás: meg kéne valahogy találni ezeket a faktorokat. Az embrionális őssejtek által kifejezett gének, illetve kromatinállományuk állapota azonban olyannyira különbözik a felnőtt sejtekétől, hogy feltehetőleg igen sok tényező felelős a pluripotencia képességéért.

Éppen emiatt volt meglepő az a tavaly publikált bejelentés, amely szerint japán kutatók mindössze négy faktor (az Oct3/4, Sox2, c-Myc és Klf4 jelzésű transzkripciós faktorok) bekapcsolásával felnőtt fibroblaszt sejteket visszaprogramoztak embrionális karakterű, pluripotens sejtekké. A kapott sejteket aztán egy Fbx15 nevű, csak a pluripotens sejtekre jellemző jelzőgén jelenléte alapján válogatták ki, és indukált pluripotens őssejteknek nevezték (induced pluripotent stem cell; iPS).

Az iPS-sejtek azonban nem teljesen egyeztek meg génexpressziós és metiláltsági profiljukban az embrionális őssejtekkel. Amikor pedig az iPS sejteket 70-100 sejtes, úgynevezett blasztociszta állapotú embriókba ültették, azok nem képeztek életképes kimérát, vagyis nem járultak hozzá az egészséges, felnőtt szövetek létrehozásához.

A legutóbbi három közleményben leírt újítás ehhez képest az, hogy a pluripotens sejteket nem az Fbx15 nevű jelzőgén alapján válogatták, melynek a jelenléte - ezek szerint - nem mutatja kellő hűséggel a pluripotens állapotot. Ehelyett olyan transzgenikus egereket állítottak elő, melyekből antibiotikum-rezisztenciájuk alapján kiválogathatóak voltak két másik - az előzőnél a pluripotens állapotot megbízhatóbban jelző - gént kifejező sejtek. A két gén a Pou5f1 és a Nanog voltak (Tír na nÓgnak hívták az örök ifjúság földjét az ír mitológiában, ez alapján nevezték el ezt a gént, amely az egyik legfontosabb tényező a sejtek "fiatal" állapotban tartásához). Miután a bőrből származó sejtekbe vírusok segítségével bejuttatták a négy gént (Oct3/4, Sox2, c-Myc, Klf4), kiválogatták azokat, melyek kifejezték a Nanogot és a Pou5f1-et. Mindhárom munkacsoport stabil sejtvonalakhoz jutott ezzel a módszerrel. A kapott sejtek minden vizsgált értelemben egyenértékűek voltak az embrionális őssejtekkel.

Mindhárom csoport közölt képeket a kiméra-egerekről, valamint beszámolt arról, hogy az iPS-sejtek genetikai állomány a csíravonalba (az ivarsejtekbe) is bekerült. Pontos magyarázattal azonban egyikük sem szolgált arra, hogy vajon a négy transzkripciós faktor jelenléte hogyan vezetett a sejtek visszaprogramozásához, illetve milyen molekuláris történések vezettek a drámai változásokhoz.

A visszaprogramozódás folyamata egyébként nem túl gyors. Húsz napra volt szükség, mire az embrionális őssejtszerű sejtek megjelentek, és az arányuk sem volt túl magas. Ezt követően azonban már nem volt feltétlenül szükség a négy faktor működésére ahhoz, hogy az iPS-sejtek fennmaradjanak, habár úgy tűnt, alacsony szinten azért továbbra is kifejezik őket a sejtek.

Nem szabad azonban elhallgatni az őssejtek ily módon történő előállításának árnyoldalait. Az iPS-sejteket tartalmazó egerek utódainak húsz százalékánál alakultak ki tumorok, feltehetően a c-myc gén hatására. Nem tudhatjuk továbbá, hogy ezek a faktorok hogyan befolyásolják az egyes, specializáltabb sejttípusokat. A jelenlegi munkákban közölt technika tehát sokkal inkább tekinthető kezdeti lépésnek, mint kiforrott, a gyakorlatban is alkalmazható módszernek a felnőtt sejtek visszaprogramozására. Kezdeti lépésnek viszont igencsak bíztató. Multipotens sejtvonalakat - melyek képesek több, de nem az összes sejttípus létrehozására - már többeknek sikerült előállítaniuk, ezek azonban nem rendelkeztek az embrionális őssejtek összes képességével.

Ahhoz tehát, hogy mindezt embereken is alkalmazni lehessen, még jó néhány akadályt le kell küzdeni. Az emberi embrionális őssejtek képessége arra, hogy belőlük minden sejttípus kialakulhat, hatalmas ígéretet hordoz a jövő gyógyászatában. Az emberi embriók felhasználása azonban számos országban jogi akadályokba ütközik. Annak lehetősége, hogy hasonló sejtek előállíthatók például felnőtt hámszövetből, nyilvánvaló előnyökkel bír. További előny, hogy ily módon a beteg saját eredetű sejtjeivel lehetne végezni a sejtpótlással járó terápiát, így nem lépne fel immunreakció.

Mindezidáig egy adott élőlényre (például egy beteg emberre) nézve saját embrionális őssejt előállítása klónozással, a testi sejt genetikai állományának megtermékenyítetlen, vagy újabban megtermékenyített petesejtbe juttatásával történhetett. Ez azonban ember esetében egyelőre mind technikailag, mind etikailag nehezen megoldható, ezért minden olyan új módszer nagy jelentőséggel bírhat, melyhez nincs szükség emberi petesejtre, vagy embrióra. A kezdeti eredményektől eljutni a klinikai alkalmazásig azonban sosem egyszerű.

Felmerül tehát a kérdés, hogy ugyanez a genetikai főzet alkalmas-e az iPS-sejtekhez hasonló sejtek létrehozására ember esetében is. Először is meg kellene oldani, hogy emberi sejteket is hatékonyan lehessen válogatni a pluripotencia képessége alapján. Másodszor: minden olyan faktort (mint amilyen a c-myc) ki kell hagyni a kísérletből, amelynél felmerül a tumorképzés kockázata. Harmadszor: a retrovírusok helyett valami más módon kell bevinni a faktorokat, ugyanis ez a módszer is magában hordozza a rákkeltő gének aktiválódásának kockázatát. Mindezen - nem lebecsülendő - nehézségek ellenére a felnőtt sejtek visszaprogramozása a jövőbeli sejtterápia egyik legfontosabb alappillére lehet.