Komórki macierzyste: sukcesy Polaków

Z zespołem prof. Mariusza Ratajczaka (dyrektora Programu Komórki Macierzystej w Centrum Rakowym na Uniwersytecie Stanowym w Louisville w Kentucky, kierownika Zakładu Transplantologii w Uniwersyteckim Szpitalu Dziecięcym w Krakowie-Prokocimiu) współpracujemy już od 3 lat. Badamy możliwości wykorzystania komórek macierzystych u pacjentów z zawałem mięśnia sercowego. Z naszych obserwacji wynika, że u tych osób dochodzi do wyrzutu komórek macierzystych ze szpiku. Po takim incydencie we krwi chorego pojawiają się komórki z aktywnymi genami charakterystycznymi dla kardiomiocytów, czyli dla komórek mięśnia sercowego.
Powstała hipoteza, że w trakcie zawału mięśnia sercowego dochodzi do mobilizacji komórek macierzystych, wśród których prawdopodobnie są komórki ukierunkowane na rozwój kardiomiocytów. Koncepcja ta opiera się na długotrwałych badaniach prof. Mariusza Ratajczaka, dotyczących komórek macierzystych i cytokin, które je mobilizują.

Komórki zdeterminowane tkankowo

Prof. M. Ratajczak zasugerował, że komórki te istnieją prawdopodobnie nie tylko w szpiku kostnym, ale np. też w mięśniach szkieletowych czy wątrobie. To komórki zdeterminowane tkankowo, które mają zakodowane, że w razie uszkodzenia mogą być "kołem ratunkowym" dla serca czy wątroby. Potwierdziły to badania eksperymentalne przeprowadzone przez zespół prof. M. Ratajczaka na modelu zawału serca u myszy. Badania naszego zespołu, których wyniki opublikowaliśmy w Circulation (Wojciech Wojakowski, Michał Tendera, Anna Michałowska, Marcin Majka, Magdalena Kucia, Katarzyna Maślankiewicz, Rafał Wyderka, Andrzej Ochała, and Mariusz Z. Ratajczak, Mobilization of CD34/CXCR4+, CD34/CD117+, c-met+ Stem Cells, and Mononuclear Cells Expressing Early Cardiac, Muscle, and Endothelial Markers Into Peripheral Blood in Patients With Acute Myocardial Infraction, Circulation, Nov. 2004; 110: 3213-3220), przeprowadzone u pacjentów z zawałem serca wskazują, że podobne zjawisko może zachodzić także u człowieka.
Następnie przez rok prowadziliśmy biochemiczną i kliniczną obserwację 60 pacjentów zakwalifikowanych do badania. Wykazaliśmy, że u osób, które w wyniku zawału mają większe uszkodzenie serca, czyli niższą frakcję wyrzutową lewej komory w badaniu echokardiograficznym i większe stężenie markerów martwicy mięśnia sercowego - tych komórek we krwi w ostrej fazie zawału jest mniej i sytuacja ta nie ulega zmianie w ciągu przynajmniej kolejnego roku, tj. ci pacjenci, u których w zawale mobilizacja komórek jest słabsza, mają niższą frakcję wyrzutową także po roku. Może tak się dziać dlatego, że komórki te biorą udział w regeneracji mięśnia sercowego, ale obecnie to tylko hipotezy.
Wyniki te opublikowaliśmy w European Heart Journal (W. Wojakowski, M. Tendera, A. Zebzda, A. Michałowska, M. Majka, M. Kucia, K. Maślankiewicz, R. Wyderka, M. Krol, A. Ochała, K. Kozakiewicz, and M. Z. Ratajczak, Mobilization of CD34+, CD117+, CXCR4+, c-met+ stem cells is correlated with left ventricular ejection fraction and plasma NT-proBNP levels in patients with acute myocardial infarction Eur. Heart J., February 1, 2006; 27 (3): 283-289), a także przedstawiliśmy podczas zjazdu American Heart Association w listopadzie 2005 r. w Dallas w sesji Late-Breaking Basic Science.

Selekcjonowanie komórek macierzystych

Druga część naszego udziału w programie komórkowym polega na realizowaniu zamawianego programu KBN-u, który koordynuje prof. Michał Tendera. Są to badania polegające na pobieraniu szpiku pacjentom po zawale mięśnia sercowego, u których stwierdzono niską frakcję wyrzutową lewej komory. Ze szpiku tego izolujemy komórki macierzyste i następnie, już po ustabilizowaniu sytuacji, podajemy je jego "właścicielowi" dowieńcowo. Program ten, finansowany przez Ministerstwo Edukacji i Nauki, obejmie ponad 200 pacjentów w kilku ośrodkach (m.in. w Katowicach, Krakowie, Aninie, Poznaniu). Dotychczas już ponad 80 pacjentów zostało włączonych do badania.
Nowością tego badania - w porównaniu do innych tego typu badań prowadzonych na całym świecie - jest to, że podajemy pacjentom dwa typy komórek. W grupie badanych są więc osoby podlegające obserwacji klinicznej (nie leczone komórkami), osoby którym podajemy (jak w większości tego typu badań) komórki jednojądrzaste szpiku kostnego i dodatkowo mamy grupę pacjentów, którym podajemy komórki selekcjonowane, czyli 34+ CXCR4+. Według teorii prof. M. Ratajczaka są one pulą komórek, wśród których znajdują się także komórki "zapasów", tj. te, w których w zawale dochodzi do aktywacji genów charakterystycznych dla kardiomiocytów. Dzięki temu możemy porównać trzy sposoby terapii. Udało nam się potwierdzić na modelu eksperymentalnym, że po zawale mięśnia sercowego zaczyna być w sercu produkowany czynnik SDF-1 i że do "wędrówki" w kierunku serca mobilizowane są komórki macierzyste, w których dochodzi do największej ekspresji genów charakterystycznych dla serca. Także u człowieka wzrasta stężenie SDF-1 po zawale serca. To oznacza, że pomysł, który kiedyś wydawał się dość nieprawdopodobny, teraz okazał się istotną częścią procesu naprawy mięśnia sercowego.
Podobnie jest w udarze mózgu, co bada zespół z Katedry Patologii Akademii Medycznej w Szczecinie pod kierownictwem prof. Bogusława Machalińskiego.
To odkrycie zostało dokonane na myszach, teraz trwają poszukiwania komórek zachowujących się jak embrionalne - u ludzi. Aby tę tezę potwierdzić, poszukuje się tych komórek w szpiku kostnym młodych osób, u których jest ich prawdopodobnie więcej.
Nasz ośrodek został w styczniu tego roku przyjęty do europejskiej sieci badawczej European Vascular Genomics Network, finansowanej w ramach 6 Programu Ramowego Unii Europejskiej, skupiającej wiodące ośrodki badawcze zajmujące się patogenezą chorób układu sercowo-naczyniowego (Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale - INSERM, Francja; University of Bristol, Wielka Brytania; Johann Wolfgang Goethe-Universität, Niemcy, Karolinska Institutet, Szwecja). Dzięki współpracy z Doświadczalną Zwierzętarnią American Heart of Poland kierowaną przez doc. Pawła Buszmana będziemy prowadzić badania nad możliwościami terapii komórkowej, gdyż pracownia ta dysponuje możliwością wykonania badań hemodynamicznych i modelem zawału mięśnia sercowego u świń.
Udało nam się też pozyskać źródła finansowania z zewnątrz, nawiązaliśmy kontakty z ośrodkami zagranicznymi i dzięki temu możemy kontynuować te niezwykle interesujące badania.