Mimo że od 1,5 roku świat skupia się przede wszystkim na kryzysie zdrowotnym, nie oznacza to bynajmniej stagnacji w innych dziedzinach nauki. Wręcz przeciwnie – z miesiąca na miesiąc udaje nam się pokonać kolejne granice i opracować terapie lecznicze, które jeszcze niedawno istniały tylko w sferze SF. Przyjrzyjmy się kilku innowacjom medycznym, które pozwalają naprawić najważniejsze organy i wyleczyć trudne do opanowania schorzenia.
Terapia genowa
Jedną z najbardziej obiecujących technik walki z trudnymi do uleczenia chorobami są terapie genowe. Metoda ta polega na wprowadzeniu obcego materiału genetycznego (DNA lub RNA) do komórek organizmu. Np. zostaje wprowadzony prawidłowy gen, który jest powielany i pozwala na usunięcie przyczyny choroby (w wersji uproszczonej). Terapie genowe stosuje się do leczenia chorób dziedzicznych, gdy trzeba usunąć źródło schorzenia, które skrywa się w naszym materiale genetycznym. W ten sposób można leczyć m.in. mukowiscydozę, hemofilię A i B, SCID, fenyloketonurię i anemię sierpowatą.
Naukowcy ze szpitala Saint Jude Children’s Research Hospital w Memphis opracowali terapię genową do wyleczenia SCID. Choroba ta, znana także jako bubble boy disease, jest rzadkim schorzeniem, objawiającym się niewyobrażalnym wręcz upośledzeniem odporności. W przypadku osoby dotkniętej SCID nawet zwykłe przeziębienie może być śmiertelne. Amerykańscy naukowcy zastosowali eksperymentalną terapię genową wśród 48 niemowląt cierpiących na SCID. Wykorzystując nieaktywny wirus HIV jako wektor, wprowadzili do organizmów dzieci prawidłowy gen, który pozwolił na odbudowanie odporności. Terapie genowe wciąż w wielu przypadkach mają status “eksperymentalnych”, ale coraz częściej stosuje się je na całym świecie.
Przywracanie wzroku
Skoro jesteśmy przy terapiach genowych, warto wspomnieć o wielkim osiągnięciu optogenetyki. Jest to technika polegająca na sterowaniu aktywnością konkretnych grup neuronów za pomocą światła. Zdolność tę uzyskuje się poprzez wprowadzenie do neuronów genów kodujących białka z rodziny opsyn (najczęściej ChR2 lub VChrR1).
Zespół naukowców z University of Pittsburgh przywrócił częściowo wzrok 58-letniemu mężczyźnie, który przeszedł ze stadium całkowitej ślepoty do zdolności wykrywania niektórych przedmiotów. Do oka mężczyzny wprowadzono wirusa (jako nośnik informacji) zawierającego gen kodujący opsynę VChrR1, która pozwala na wyczuwanie światła bursztynowego. Dzięki trwającym 7 miesięcy ćwiczeniom ze specjalnymi goglami, mężczyzna poddany terapii “nauczył” się rozpoznawać niektóre kształty. Odczyty EEG wykazały, że mózg 58-latka faktycznie reagował na sygnały płynące z oka. To jednak dopiero początek rewolucji w optogenetyce, bo wzrok mężczyzny nigdy nie poprawi się do tego stopnia, by mógł on rozpoznawać twarze. Trzeba szukać nowych opsyn, które mogą oferować inne, cudowne możliwości.
Spray na serce po zawale
Zawał mięśnia sercowego jest przyczyną zgonu ok. 15 000 Polaków rocznie. To poważny problem w skali globalnej, tym większy, że nawet po “drobnym” zawale serca, narząd nie działa prawidłowo. Jest to konsekwencją faktu, że kardiomiocyty (komórki sercowe) nie regenerują się po uszkodzeniu (jak neurony). Gdy podczas zawału w sercu powstaje ubytek, jest on uzupełniany nie przez nowe kardiomiocyty, a tkankę bliznowatą. Nie pełni ona żadnej fizjologicznej funkcji.
Zespół naukowców pod kierownictwem Yafenga Zhou spróbował zupełnie nowego podejścia w leczeniu serca po zawale. Zamiast wszczepiać pacjentowi komórki macierzyste (które mogą rozwinąć się w funkcjonalne kardiomiocyty), zespół Zhou sięgnął po tzw. specyficzne egzosomy. Są to pęcherzyki błonowe uwalniane przez wszystkie typy komórek (również macierzyste), które zawierają wszelkie substancje przez nie produkowane. Naukowcy opracowali roztwór egzosomów, który może być rozpylany bezpośrednio na serce (jak spray), regenerując tym samym ten narząd. Testy przeprowadzone na myszach są bardzo obiecujące, choć do zastosowania sprayu u ludzi droga jeszcze daleka.
Zrastanie rdzenia kręgowego
W Polsce blisko 1500 przypadków to urazy kręgosłupa z następowym uszkodzeniem rdzenia kręgowego. Do większości tych urazów dochodzi w wyniku wypadku (np. drogowego), ale także zwykłej brawury i głupoty (w przypadku skoków na główkę do wody). Niestety, nie opracowano jeszcze skutecznej metody na połączenie zerwanego rdzenia kręgowego, nawet z wykorzystaniem komórek macierzystych, choć niewykluczone, że w przyszłości się to zmieni.
Po urazie rdzenia kręgowego, wielu pacjentów jest poddawanych fizykoterapii, aby podjąć próbę odzyskania choćby ograniczonej mobilności. Stosując fizykoterapię połączoną z nieinwazyjną metodą stymulacji komórek nerwowych, naukowcy z University of Washington pomogli sześciu osobom odzyskać pewną ruchomość rąk i ramion. Utrzymywała się ona 3-6 miesięcy po zakończeniu leczenia. Na czym polegała innowacja? Naukowcy zastosowali małe plastry przyklejane do skóry uszkodzonego obszaru tylnej stronie szyi, których zadaniem było dostarczanie impulsów elektrycznych. Okazało się, że w połączeniu z fizykoterapią, metoda ta była bardzo skuteczna i pozwoliła całkowicie niektórym z pacjentów na odzyskanie ograniczonej ruchomości rąk.
Immunoterapia raka
Kilka lat temu, gdy pacjent słyszał diagnozę: “czerniak w fazie rozsiewu”, traktował ją jak wyrok śmierci – niewiele można było zrobić. Dzisiaj jest inaczej, nie tylko z czerniakiem, ale także innymi trudnymi do leczenia rodzajami nowotworów złośliwych. Wszystko dzięki rosnącej popularności nowej techniki terapeutycznej, która oferuje znacznie szerszy wachlarz możliwości od chemio- czy radioterapii. Mowa o immunoterapii.
Każdy prawidłowo działający układ odpornościowy, powinien natychmiastowo namierzyć nieprawidłowe komórki nowotworowe i je usunąć. Niestety, komórki nowotworowe mają wbudowane mechanizmy, które utrudniają pozbycie się ich z organizmu. Albo się ukrywają, albo zmieniają. Stąd pomysł, by wzmocnić zdolności do ich namierzania przez nasz układ odpornościowy – właśnie z użyciem immunoterapii. Mówiąc najprościej, immunoterapia ma na celu przeszkolenie komórek odpornościowych do skuteczniejszego zwalczania tkanek nowotworowych. Najbardziej zaawansowaną formą immunoterapii jest leczenie z zastosowaniem CAR-T cells, którą stosuje się także w Polsce (m.in. w Instytucie Onkologii w Gliwicach). Podczas terapii CAR-T, leukocyty pacjenta (w tym limfocyty T) są separowane (proces zwany leukaferezą), pozyskiwane i zamrażane. W warunkach laboratoryjnych są genetycznie zmieniane w ten sposób, aby rozpoznawały konkretne komórki nowotworowe. Tak zmienione komórki umieszcza się z powrotem w ciele pacjenta i znacznie lepiej radzą sobie one z intruzem. Ogromne sukcesy w przypadku immunoterapii raka osiągnięto właśnie w leczeniu czerniaków, ale na horyzoncie są także inne rodzaje nowotworów.
Zęby z probówki
Miazga to najtwardsza tkanka w ludzkim ciele, a przecież zęby tak często się psują. Statystyki są niepokojące – prawie 4 mln Polaków nie myje zębów, a przeciętny dorosły Polak ma 13 zębów objętych próchnicą. Wiadomo, że statystyki to nie to samo, co suche fakty, ale chyba ciężko znaleźć osobę, która może śmiało powiedzieć, że lubi wizyty u stomatologa. Ale czy zębów nie da się wyhodować w warunkach laboratoryjnych, wykorzystując komórki macierzyste? Na razie jeszcze nie, ale może się to zmienić.
Naukowcy z Kioto University i Fukui University odkryli, że przeciwciało genu USAG-1 stymuluje wzrost zębów u myszy chorujących na anadoncję. To schorzenie sprawia, że nie ma ani zębów, ani ich zawiązków (rzadkie u ludzi). Japońscy uczeni odkryli jedno z badanych przeciwciał genu USAG-1 może stymulować wzrost zębów. Wykazano to w eksperymentach na myszach i fretkach. Nie są to zwierzęta przypadkowe, bo fretki mają podobne wzorce zębowe do ludzi. Teraz czas na testy z udziałem psów i świń.
Anabioza
Mimo iż nauka wciąż nie potrafi przywracać do życia martwych, to coraz więcej rozumiemy z “szarej strefy” między życiem a śmiercią. Prof. Samuel Tisherman z University of Maryland School of Medicine jest jednym z największych zwolenników eksperymentalnej techniki medycznej zwanej Emergency Preservation and Resuscitation (EPR), która tak naprawdę polega na wprowadzenie ciała w stan anabiozy, czyli ekstremalnego obniżenia wszystkich funkcji życiowych. Ale po co?
Okazuje się, że w przypadku wielu wypadków, lekarze mają za mało czasu na uratowanie pacjenta. Gdy krwotok wewnętrzny jest za duży, trzeba działać pod presją czasu. Wiele osób nie udaje się uratować, mimo iż technicznie byłoby to możliwe, gdyby tylko mieć więcej czasu. EPR pozwala trochę tego czasu “kupić”. Pacjent poddany procedurze EPR, zostaje wprowadzony w stan anabiozy, czyli jego ciało zostaje schłodzone do poziomu 10-15oC, co wyhamowuje wszelkie funkcje życiowe. Mózg potrzebuje mniej tlenu niż w normalnych warunkach, a liczne procesy biologiczne wyhamowują. Pacjenta w takim stanie przewozi się na salę operacyjną, gdzie lekarze opanowują wspomniany jako przykład krwotok, na co mają nie kilka minut, a kilka godzin. Później pacjent jest reanimowany. W teorii technika ta jest niezwykle obiecująca – w USA już co najmniej jedną osobę “przywrócono” dzięki EPR do życia. Jak każda terapia eksperymentalna, wymaga jednak ona dalszych badań i usprawnień.
Drukowanie narządów do przeszczepów
Naukowcy z University of Buffalo opracowali nową technikę druku 3D, która może pozwolić w przyszłości na tworzenie organów do przeszczepów bezpośrednio z komórek pobranych od pacjenta. To by oznaczało przełom w transplantologii, bo tak wytworzone narządy nie byłyby odrzucane podczas przeszczepów (nie byłyby rozpoznawane jako obce).
Lekarze od dawna marzą, by za pomocą druku 3D wytwarzać narządy do przeszczepów. Wciąż jest to cel rodem z SF, ale jesteśmy coraz bliżej jego osiągnięcia. Inżynierowie z University of Buffalo dokonali prawdziwego przełomu łącząc metodę druku 3D zwaną sterolitografią i hydrożele, tworząc modele o wielkości ok. centymetra, których komórki są bardziej odporne na deformację i uszkodzenia, do których często dochodzi w przypadku “klasycznych” technikach druku 3D. Amerykańscy uczeni nową technikę zademonstrowali na przykładzie drukowanej ręki, które trwało zaledwie 19 minut. To ogromny przełom, bo przy użyciu innych systemów czas ten wyniósłby co najmniej 6 godzin.
Technika CRISPR/Cas9
Bardzo obiecującą techniką jest metoda CRISPR/Cas9, czyli genetyczne nożyczki do modyfikowania genomu w precyzyjnie wybranych miejscach. Mówiąc najprościej: technika ta umożliwia na wycięcie określonego fragmentu DNA i wprowadzeniu w to miejsce wybranej sekwencji genetycznej. W ten sposób można dosłownie “naprawiać” nasze geny, które często są źródłem nieuleczalnych chorób. Wbrew pozorom, technika CRISPR/Cas9 jest dość prosta w użyciu, choć jej walory terapeutyczne wciąż są źródłem testów i debat. Niektórzy twierdzą, że może ona posłużyć do nieetycznych celów i zmian naszego DNA “na zawołanie”, tworzenia superludzi, itd.
W czerwcu w Science pojawiła się ciekawa praca dotycząca zastosowania metody CRISPR/Cas9 do leczenia rzadkiej choroby znanej jako amyloidoza transtyretynowa (ATTR). Przeprowadzone badanie kliniczne miało na celu dezaktywację zmutowanego genu, który powoduje, że komórki wątroby produkują nieprawidłowo złożone formy białka zwanego transtyretyną (TTR). Odkładają się one w nerwach, sercu i prowadzą do bólu oraz drętwienia. Naukowcy z firmy biotechnologicznej Regeneron Pharmaceuticals i start-upu Intellia Therapeutics zastosowali technikę CRISPR/Cas9 do stworzenia zastrzyków łagodzących objawy ATTR. To może być przełom nie tylko w walce z rzadkimi chorobami, ale i innymi schorzeniami, które wynikają z nieprawidłowych sekwencji DNA.
Lek na alzheimera
Naukowcy z Washington University School of Medicine w St. Louis zidentyfikowali potencjalne nowe cele leczenia choroby Alzheimera. Mowa o wadliwych białkach tau, które prowadzą do gromadzenia się amyloidu w mózgu, przyczyniając się do wystąpienia problemów z pamięcią i myśleniem, które są charakterystyczne dla alzheimera. Zidentyfikowano 15 istniejących leków (wszystkie zatwierdzone przez FDA), stosowanych do leczenia innych chorób, które mogą być także pomocne w leczeniu alzheimera.
Naukowcy od dziesięcioleci pracowali nad opracowaniem metod leczenia choroby Alzheimera poprzez namierzanie genów odpowiedzialnych za rozwój choroby, ale odniesiono niewielkie sukcesy w tej dziedzinie. Naukowcy z Washington University School of Medicine w St. Louis skoncentrowali się na poziomach białek w mózgu, płynie mózgowo-rdzeniowym i osoczu krwi osób z chorobą Alzheimera i bez niej. Niektóre z odkrytych białek były wytwarzane przez geny wcześniej łączone z ryzykiem wystąpienia alzheimera, podczas gdy inne były wytwarzane przez geny wcześniej nie powiązane z tą chorobą. Za przykład można podać gen APOE, który został powiązany z ryzykiem wystąpienia choroby Alzheimera kilkadziesiąt lat temu. W nowym badaniu uczeni mogli zobaczyć, że APOE zmienia poziom kilku białek w tkance mózgowej i płynie mózgowo-rdzeniowym. Zauważono również zmiany w białkach związanych z innym genem o nazwie TREM2, który połączono z alzheimerem dopiero niedawno. Zrozumienie, jak na poziom białek wpływają “geny ryzyka”, może pomóc namierzyć ścieżki, które prowadzą do choroby.