Alkímia a biológiában: bőrsejtből őssejtet

Japán és amerikai kutatóknak elsőként sikerült felnőtt emberi bőrsejteket genetikailag átprogramozniuk embrionális őssejtekhez hasonló képességű sejtekké. A bőrsejtből lett "őssejteket" ezután - megfelelő molekuláris impulzusok segítségével - rá tudták bírni, hogy idegsejtekké vagy szívizomsejtekké alakuljanak.

Őssejtek embrióban és felnőttben

Az őssejtek olyan saját sejtjeink, amelyek életük végéig megőrzik osztódási képességüket és még nem elkötelezettek egy végső fejlődési irányba. Egy őssejtből tehát több különböző sejttípus is kialakulhat. Miért van szükség a szervezetünkben ilyen sejtekre? Egyrészt azért, mert minden emberi szervezet csupán egyetlen sejtből - a megtermékenyített petesejtből (zigótából) - alakul ki. A zigóta sejt gyors osztódások révén hozza létre a korai embrió sejtjeit. Az embrionális sejteknek képeseknek kell lenniük arra, hogy bármilyen szövettípus kialakuljon belőlük, hiszen az összes felnőtt testi sejtünk belőlük származik. Ugyanakkor a már kifejlett, felnőtt szervezetben is szükség van állandó sejtutánpótlásra, vagyis szükség van aktív őssejtekre is. Életünk során sejtjeink folyamatosan elhasználódnak, elhalnak. Elég csak a vörösvérsejtekre (eritrocitákra) gondolni - ezek átlagos élettartama 120 nap. Számuk azért nem csökken, mert a csontvelőben található őssejtek folyamatos utánpótlást biztosítanak. Egy másik klasszikus példa a bőrszövetünk regenerálódása. Ez a szövet ugyanis állandó fizikai igénybevételnek van kitéve. A bőr felszínéről naponta eltávolodó elöregedett-elhalt sejtek millióit a bőr alsó rétegében található őssejtekből kialakult friss bőrsejtek pótolják.

Amikor egy normális testi sejtünk kettéosztódik, a kialakuló két utódsejt tökéletesen hasonlít egymásra. Az őssejtek titka nagyrészt abban rejlik, hogy osztódásukkor egészen más történik.
Bár az egyik utódsejtjükből egy új őssejt keletkezik, amely tökéletesen hasonlít az eredetire, de a másik utódsejtből egy különleges képességű, ún. prekurzor sejt jön létre. Ez a sejt, további osztódások révén, egyre inkább specializálódik egy adott feladatra. Mindezt a folyamatot, melynek során egy sejt elkötelezi magát valamilyen fejlődési irányba, differenciálódásnak nevezzük. A testünket felépítő sejtek nagy része ún. végdifferenciálódott sejt, tehát már elnyerte végső funkcióját. A különböző feladatokra specializálódott sejtek nagyon különböznek egymástól. Például egy májsejtben egészen más gének aktívak és más fehérjék termelődnek, mint egy szívizomsejtben.

Amikor a sejtek specializálódnak valamilyen feladatra, genetikai értelemben egyre inkább "beszűkül" a viselkedésük. Habár minden testi sejtünk maradéktalanul hordozza magjában a teljes örökítőanyagunkat, ennek a hatalmas mennyiségű genetikai információnak csak egy részét használja fel működéséhez. A genom (a DNS-ben kódolt teljes örökítőanyag) többi része elcsendesedik a differenciálódáskor. A kutatók még csak most kezdik megérteni, hogyan és miért "némulnak el" illetve "szólalnak meg" egyes gének az egyedfejlődés illetve a szövetek regenerálását végző sejtdifferenciálódás során.

Arra, hogy a felnőtt szöveti sejtek megfelelő impulzusok segítségével talán visszaprogramozhatók őssejtekké, Dolly, a klónozott birka esete adott elsőként reményt. Bár az állatot egy felnőtt testi sejtjéből klónozták, a sejtmag "genetikai órája" többé-kevésbé újraindult, és ez egy új egyed kifejlődésére adott lehetőséget. A felnőtt sejtek őssejtekké való átprogramozásának első áttörő sikereit most jelentették be japán és amerikai kutatók. (Lásd az előző oldalon!) Az így kapott őssejteket elvileg bármilyen szövettípus kialakítására fel lehet használni. A biológusok mostanáig egy másik stratégiával próbálkoztak: őssejteket nyertek ki embrióból vagy felnőtt szervezetből, és ezeket befolyásolták a megfelelő molekuláris faktorok segítségével, hogy a kívánt sejttípussá változzanak.