Testünk építőkockái: az őssejtek

Embrionális őssejt
Fotó: Profimedia

A téma rejtelmeibe Mázló Anett, a Debreceni Egyetem Általános Orvostudományi Kar Immunológiai Intézetének PhD hallgatója vezetett be minket.

Laikusok körében is fel-felbukkan e fogalom. Mégis: mik az őssejtek?
Olyan, nem specializálódott (véglegesen még nem elköteleződött), korlátlan számú osztódásra képes sejtek, melyek aszimmetrikus osztódás révén önmagukkal azonos illetve már valamilyen irányba elkötelezett sejttípust egyaránt létrehozhatnak. Működésük kulcsa a telomeráz enzim.

A telomeráz enzimről mit érdemes tudnunk?
A DNS-szál két végén található a telomer régió. Ennek visszaépülését biztosítja a telomeráz enzim, ami normál testi sejtekben inaktív – tehát a sejtek öregszenek, folyamatosan kopik a telomer régió (mert nincs, ami visszaépítse). Tumoros sejtekben, vagy őssejtekben a telomeráz enzim aktív, tehát folyamatosan visszaépíti a sejtosztódások során „lekopott” telomer régiókat, így biztosítja a sejtek halhatatlanságát, és azt, hogy ne tapadjanak össze a kromoszómák. A normál testi sejt csak meghatározott számú osztódásra képes, ugyanis a kromoszómavégeken a DNS másolását végző enzimrendszer nem képes hatékonyan működni, és mivel minden egyes sejtosztódás előtt a sejt DNS-állománya megkettőződik, a kromoszómák vége minden egyes osztódás után egyre rövidebb és rövidebb lesz. Amikor a DNS-szál két végén található telomér régió elér egy kritikus hosszt a sejt „nyugvó állapotba” kerül. A normál testi sejtekkel ellentétben az embrionális- és szöveti őssejtek végtelenszer osztódhatnak, bennük ugyanis aktív a telomeráz nevű enzimrendszer, amelyik a telomér régiót alkotó ismétlődő szekvenciát újra meg újra létrehozza, így a sejtek nem öregszenek.

Elkülönülési képességükből adódóan merül fel a kérdés: mi befolyásolja az őssejtek specializálódását?
A genetika, a szervezet fejlődési státusza és a környezeti tényezők együttesen határozzák meg azt, hogy milyen sejtek alakulnak ki az őssejtekből.

Milyen vezérelv szerint különböztethetjük meg az eltérő tulajdonságú őssejteket?
Differenciálódási képességük szerinti sorrendben – a legnagyobb fejlődési rugalmassággal rendelkezőtől a legkisebb felé haladva – az őssejtek következő formáit ismerjük: a totipotens őssejtek az embrió összes sejttípusán és szövetén kívül az extraembrionális szervek – így például a méhlepény – létrehozására is képesek. A pluripotens őssejtek: az embrionális őssejtek, melyek extraembrionális szövetek kialakítására már nem képesek, de potenciálisan a szervezet minden érett sejttípusa, szövete és szerve kialakulhat belőlük. A multipotens őssejtek: bár kis számban találhatóak meg a szervezetben, mégis megőrzik önmegújító képességüket és azon tulajdonságukat, hogy belőlük többféle utódsejt is kialakulhasson. Az unipotens sejtek alkotják az utolsó csoportot: ezek progenitor, vagyis a véglegesen elköteleződött sejtek előalakjai, melyek már csupán egy adott szövet sejttípusait képesek létrehozni. Alapvető céljuk szervezetünkben a szövetek öregedő vagy sérült sejtjeinek folyamatos pótlása.

Az ábrán látható, amint egy pluripotens őssejt asszimmetrikus osztódása során egy magával azonos és egy valamilyen irányba elkötelezett, tehát már kisebb fejlődési rugalmassággal rendelkező, multipotens, (HSC hematopoietic stem cell) vérképző őssejtet hoz létre, melyből mindenképpen a vér alakos elemei fognak ledifferenciálódni. A plazmasejtek a B-limfociták végleges alakjai, melyek a patogének, károsító ágensek specifikus felismerése révén járulnak hozzá a veszélyes struktúrák elpusztításához. A makrofágok olyan, már a születésünk pillanatában is hatékonyan működni képes sejtek, melyek a patogének fagocitózisára (vagyis az idegen, ill. veszélyes struktúrák bekebelezésére) képesek, majd megemésztve azokat beindítják a fajlagos/specifikus támadást. A trombociták a véralvadás nélkülözhetetlen szereplői.

Specializálódási képességük szerint különböző őssejt-fajtákat ismerünk. Melyek ezek?
A megtermékenyített petesejt (zigóta), az embrionális- és a felnőtt szöveti őssejtek. A zigóta felhasználása etikai problémákat vet fel, mert emberi élőlénynek számít, ezért kísérleti felhasználása szigorúan tilos. A pluripotens tulajdonságú embrionális őssejtek a hólyagcsíra állapotú embrió belső sejtcsomójában találhatóak. A felnőtt szöveti őssejtek multipotens tulajdonságúak, melyekből máig 20 típust azonosítottak. Legtöbb őssejt a csontvelőből nyerhető, de a bőr, a köldökzsinór(vér), a zsírszövet, a tejfogak is tartalmaznak multipotens őssejteket. A csontvelőben lévők többsége a vér alakos, vagy sejtes elemeinek képződését biztosítja (vérképző őssejtek), míg fennmaradó részüket pedig a csontvelői mikrokörnyezet kialakításáért, fenntartásáért felelős mesenchymális őssejtek alkotják.

Az őssejtek elkülönülési képessége adja a gyógyászatban való alkalmazási lehetőségüket. De melyik típus a legígéretesebb ezen célokra?
Terápiás szempontból a szöveti őssejtek közül a mesenchymális őssejtek tartogatják a legtöbb lehetőséget, mert laboratóriumi körülmények között tenyészthetőek és a csontvelő mellett például a csont-, porc-, zsír-, és kötőszövetből is kinyerhetőek (izolálhatóak).

Hogyan zajlik egy őssejtkezelés?
Kétféleképpen is hozzá lehet jutni lapos csontokból származó csontvelőhöz: egy igen vaskos tű (és erős orvosok) segítségével, másrészt csontvelőből már mobilizálni is tudják, vagyis „kikergetik” a keringésbe az őssejteket. Eztán aferezissel (speciális elválasztási eljárással) kivonják őket a vérből. Ezeket az őssejteket összegyűjtik, sejttenyészetben tartják fenn, ha szükséges kezelik, majd a beteg szervezetébe juttatják vissza intravénásan.

Hogyan fejtik ki hatásukat a beteg szervezetébe visszajuttatott őssejtek?
A beinjekciózott mesenchymális őssejtek általában szétszóródnak a sok kis eret tartalmazó szövetekben (tüdő, vese, lép), ám sérülés, vagy gyulladás esetén egy részük az érintett területre vándorolva játszik kulcsszerepet a regenerációban. Közvetlenül a sérülés helyére adva az őssejteket még jobb eredmények érhetőek el.

Melyek azok a betegségek, melyekre megoldást jelent(het) az őssejtterápia?
Leukémiás, daganatos, súlyos kombinált immunhiányos, veleszületett genetikai megbetegedésben szenvedők, vagy akár autoimmun betegek számára lehetséges kezelési forma az őssejtterápia. Itt érdemes megemlíteni, hogy a Debreceni Klinikán alkalmazzák a csontvelő-transzplantációt. Számos vizsgálat irányul az olyan megbetegedések, mint a Huntington- és a Parkinson kór, az I. típusú (inzulinfüggő) és a II. típusú (inzulin-független) diabétesz őssejtekkel való kezelésére. A legtöbb terápiás alkalmazási lehetőség egyelőre kísérleti fázisban tart.

Hogyan látja az őssejtkutatás jövőjét?
A biotechnológiai ipar egy nagyon ígéretes területe a tissue engineering: szövetek és szervek előállítása őssejtekből. Segítségükkel például a porc, vagy a csontnövekedés meggyorsítható, de akár szívbillentyűk, ízületek vagy egész szervek létrehozására válhatunk képessé, amiket aztán azért ültetnek be a páciensekbe, hogy átvegyék a korábbi, beteg szervek szerepét. Mindezidáig egész szervet nem sikerült létrehozni őssejtekből, a folyamat bonyolult volta miatt; így még az sem megoldott pillanatnyilag, mi történne a beteg szervvel, miután működésbe lépett a páciensben az újabb. A korábban említett, zigótával kapcsolatos, etikai kérdésre megoldást jelenthetne az úgynevezett iPS, az indukált pluripotens őssejtek alkalmazása, mert akár felnőttek sejtjeiből visszaprogramozhatóak transzkripciós faktorok sejtbe juttatásával – mintegy 4-6 hét alatt – őssejtszerű, pluripotens állapotba. Ebből az állapotból pedig gyakorlatilag bármely sejttípussá differenciáltathatók. Az iPS sejtekkel egyénre szabott sejt- és szövetterápiás megoldásokat lehet kifejleszteni. E sejtek megoldást jelenthetnének veleszületett genetikai rendellenességek kezelésében. Mindezek ellenére ma még e terület gyerekcipőben jár. Hosszú és fáradságos munkával lehet csak bevezetni a biztonságos őssejtkezeléseket. Sa