Őssejtekkel vajon regenerálhatjuk-e a szívizmot?

A szív az emberi szervezet egyik legkevésbé regenerálható szerve. Ez okozza, hogy a szívelégtelenség világszerte az első számú gyilkos. Mi lenne, ha segíthetnénk, hogy szívroham után a szívizmok regenerálódhassanak? Chuck Murry kutatóorvos úttörő jelentőségű kutatásának eredményeit osztja meg arról, hogyan használhatók őssejtek új szívizomsejtek növesztésére. Eredménye lelkesítő lépés az őssejtek gyógyításra való felhasználása terén.

Egy Donna nevű páciensről
szeretnék szólni.

E fényképen Donna
a 70-es éveinek derekán járt:

életerős, egészséges asszony,

egy nagy család matriárkája.

De a szívbetegség egész
családján végigvonult.

Majd egy nap hirtelen szorító
fájdalmat érzett a mellkasában.

Sajnos, ahelyett hogy orvoshoz
fordult volna segítségért,

inkább kb. 12 órára lepihent,
amíg a fájdalom el nem múlt.

Legközelebb fölkereste az orvosát,

az orvos EKG-t csinált,

amelyből kiderült, hogy Donnának
súlyos szívrohama,

orvosi szóhasználattal
akut miokardiális infarktusa volt.

Szívrohama után Donna
már soha nem volt a régi.

Energiaszintje egyre csökkent,

a korábban kedvelt testmozgások
zömére már nem volt képes.

Odáig jutott, hogy unokáival
már nem tudott lépést tartani,

és még a kocsiútig is túl megterhelő volt

kimennie a postájáért.

Egy nap, mikor lányunokája
kutyasétáltatás közben benézett hozzá,

nagyanyját holtan találta.

Az orvosok szívritmus-zavart állapítottak
meg, ami szívelégtelenséggel jár.

De hozzá kell ehhez még valamit tennem.

Donna nem közönséges páciens volt.

Donna az anyám volt.

A miénkhez hasonló történetek
sajnos, túl gyakoriak.

A szívbetegség a legnagyobb
gyilkos a világon.

Az Egyesült Államokban

ez a leggyakoribb kórházba kerülési ok,

és az egészségügyi kiadások élén áll.

Több mint 100 milliárd dollárt költünk

hazánkban évente

szívbetegek kezelésére.

Összehasonlításként: ez Washington
állam éves költségvetésének

több mint kétszerese.

Mitől ennyi halálos e betegség?

Mindenekelőtt attól,
hogy a szív az emberi test

legkevésbé regenerálódó szerve.

Szívroham akkor lép fel, mikor vérrög
keletkezik a koszorúérben,

amely vérrel látja el a szívizomzatot.

Ekkor elzáródik a véráram,

s mivel a szívizom anyagcseréje aktív,

igen gyorsan elhal,

csupán pár óra alatt,
mikor a véráram megszakad.

Minthogy a szív nem tud
új izmot növeszteni,

csak hegesedéssel gyógyul.

Ezáltal kevesebb szívizma marad

a páciensnek.

A kór túl sokakban odáig fajul,

hogy szívük már nem győzi
testüket vérrel ellátni.

Az ellátás s az igény közti egyensúlyhiány
a szívbénulás döntő pontja.

Amikor valakivel erről beszélek,

gyakorta vállrándítás a válasz,
meg az efféle kijelentés:

"Tudod jól, Chuck,
hogy valamitől meg kell halnunk."

(Nevetés)

Igen, de ez arról árulkodik,

hogy muszájból beletörődtünk
a status quóba.

De muszáj?

Szerintem jobb megoldás is van,

s ahhoz hozzátartozik az őssejtek
felhasználása gyógymódként.

Mik az őssejtek?

Mikroszkóp alatt nem sok látszik belőlük.

Csak az, hogy gömbölyű sejtecskék.

De a látszat csal,
mert két fontos tulajdonságuk van.

Az első, hogy őrült módon osztódnak.

Egyetlen sejtet egy hónap alatt

milliárdnyi sejtté szaporíthatok.

A másik, hogy differenciálódhatnak
vagy specializálódhatnak,

így a gömbölyű sejtecske bőrsejtté,

agysejtté, vesesejtté stb. alakulhat.

Bizonyos testszöveteink
csurig vannak őssejtekkel.

Pl. csontvelőnk nap mint nap
milliárdnyi vörös vérsejtet termel.

Más szövetek, pl. a szív, elég stabilak,

és úgy tudjuk, a szívben
egyáltalán nincsenek őssejtek.

Ezért be kell juttatnunk
az őssejteket a szívbe,

ehhez viszont a legpotensebb
őssejttípusra van szükségünk:

a pluripotens őssejtre.

Pluripotens őssejtnek hívják,

mert az emberi testet alkotó

mintegy 240 féle sejtfajta
bármelyikévé alakulhatnak.

A nagy ötletem a következő:

emberi pluripotens őssejteket

nagy mennyiségben szaporítok,

szívizomsejtté fejlesztem őket,

aztán a lombikból kivéve

átültetem őket a szívrohamot
szenvedett páciensek szívébe.

Azt hiszem, ez új izomszövetet fejleszt,

és visszaadja a szív összehúzó funkcióját.

(Taps) (Ujjongás)

Mielőtt túlzásba vinnék a tapsot,
ez volt az ötletem 20 éve.

(Nevetés)

Fiatal voltam, lelkes, és azt hittem:

öt év a laborban, beindítjuk,

és bejuttatjuk a kórházakba.

Elmondom, mi történt valójában.

(Nevetés)

A pluripotens sejtek szívizomsejtté
alakításának kutatásával kezdtük.

Első kísérleteink úgy-ahogy sikerültek.

Emberi szívizom kis csomóihoz
jutottunk a lombikban,

és ez lelkesítő volt, mert arra utalt,

hogy az ötlet elvileg megvalósítható.

De mikor a sejtszámlálásra került sor,

kiderült, hogy ezer őssejtből

csak egy vált szívizommá.

A többiből agysejtek, bőrsejtek,

porcsejtek és bélsejtek keveréke lett.

Mivel vegyünk rá egy sejtet,
amely bármivé válhat,

hogy pont szívizomsejtté váljék?

Ehhez az embriológia
tudományához fordultunk.

Az embriológusok már
több mint 100 éve tűnődnek

a szívfejlődés rejtelmein.

Mintegy Google-térképet tártak elénk,

hogyan jussunk el az egyszerű
megtermékenyített petesejttől

az emberi szív- és érrendszerig.

Pimaszul lenyúltuk azt a tudást,

s megkíséreltük az emberi szív-érrendszeri
fejlődést lombikban utánozni.

Kb. öt évig tartott,

de ma már az őssejtek
90%-ából szívizomsejt válik:

ez 900-szoros javulás.

Ez szívdobogtató volt.

A dia jelenlegi sejttermékünket mutatja.

Szívizomsejtjeinket
háromdimenziós halmocskákká,

ún. szív-organoidokká növesztjük.

Mindegyikükben 500–1000 szívizomsejt van.

Jobban szemügyre véve látható,
hogy az organoidok rángatóznak,

külön-külön dobognak.

De más trükköt is rejtegetnek
még a tarsolyukban.

Egy gént szedtünk ki az USA
északnyugati részén élő medúzából,

és ún. génszerkesztési technikával

őssejtekkel kapcsoltuk őket össze.

Így a szívizomsejtek minden
dobbanáskor zölden villannak föl.

Elérkeztünk az állatkísérletek kezdetéig.

A szívizomsejtjeinket

mesterségesen előidézett
szívrohamot elszenvedett

patkányok szívébe ültettük.

Egy hónappal később izgatottan
figyeltem a mikroszkópomban,

mivé alakultak,

s azt láttam:

...a semmit.

Minden elpusztult.

De nem tágítottunk,

és előállítottuk
az ún. biokémiai túlélőkoktélt,

s ez elég volt a sejteknek,

hogy túléljék az átültetés
megpróbáltatását.

Ha most nézek bele a mikroszkópba,

friss, fiatal emberi szívizmokat látok,

amint a patkányszív
sérült falába nőnek bele.

A dolog kezdett izgalmassá válni.

Jött a következő kérdés:

Szinkronban fog-e az új izom
dobogni a szív többi részével?

Hogy erre feleljünk,

visszakanyarodtunk
a medúzagénnel kezelt sejtekig.

Lényegében űrszondaként használtuk őket,

melyeket idegen környezetbe juttatunk,

és a villanások hírül hozzák,

milyen biológiai tevékenység
zajlik bennük.

Ez itt tengerimalac sérült szívének

kinagyított fekete-fehér képe.

Az állat három emberi
szívizom-átültetésen esett át.

Az átlósan futó fehér vonalak mindegyike

egy-egy tűnyom;

több millió emberi
szívizomsejt található bennük.

Mikor a videót elindítom, azt látják,

amit mi láttunk a mikroszkópban.

Sejtjeink villognak,

szinkronban villognak

a sérült szív falán át.

Mit jelent ez?

Azt, hogy a sejtek élnek,

jól vannak, dobognak,

sikerült egymással összekapcsolódniuk,

ezért dobognak szinkronban.

De még érdekesebb dolgok is vannak.

Ha a tengerimalac szívéről készült,

a kép alján lévő EKG-görbét nézzük,

és összevetjük a villanásokat

az alul lévő dobbanásokkal,

teljes megfeleltetés figyelhető meg.

Azaz, a tengerimalac természetes
pészmékere diktálja az ütemet,

az emberi szívizomsejtek pedig masíroznak,

mint a derék katonák.

(Taps) (Ujjongás)

Kutatásunk az emberkísérleteket
megelőző szakaszba léptek;

ennek legjobb alanya pedig

a makákómajom.

A következő dia mesterségesen
előidézett szívrohamot elszenvedett,

majd sótartalmú injekcióval
kezelt makákó szívének

mikroszkopikus képét ábrázolja.

Ez lényegében placebokezelés,

amely a természetes kórlefolyást mutatja.

A szívizma pirosan látható,

kék színűek a szívrohammal
sújtott hegszövetek.

Ránézve látható a jelentős izomhiány

a szívfal egy részén.

Nem nehéz elképzelni,
mennyire nehéz helyzetbe kerül a szíve,

ha több erőt kell kifejtenie.

Ez viszont az őssejttel
kezelt szívek egyike.

A majomszív megint piros,

de még meglátni is igen nehéz
a kékkel jelölt hegszövetet,

mert képesek voltunk

emberi szívizomszövettel benépesíteni,

így jó, vaskos falhoz jutottunk.

Egy pillanat, foglaljuk össze!

Megmutattam,

hogyan alakíthatjuk át
őssejtjeinket szívizomsejtekké.

Megtudtuk, hogyan maradhatnak
élve az átültetés után,

bemutattuk, hogyan dobognak
a szív többi részével szinkronban,

és azt is, szaporíthatjuk őket

az emberi reagáláshoz
leginkább közelálló állatban.

Azt hihetnék, hogy minden
akadályt elhárítottunk.

De nem így van.

A makákókísérletekből azt is megtanultuk,

hogy emberi szívizomsejtjeink
periodikusan elektromosan instabilak.

Ezek szívkamrai ritmuszavart,
avagy szabálytalan szívverést okoztak

néhány héttel az átültetés után.

Ez elég váratlan volt,
mert kisállatoknál nem tapasztaltuk.

Alaposan tanulmányozva kiderült,

hogy ezt a sejtcsomók

viszonylagos éretlensége okozza,

és az éretlen szívizomsejtek
úgy tesznek, mint a pészmékerek.

Amikor a szívbe juttatjuk,

verseny indul a szív természetes
pészmékerével arról,

hogy melyikük diktálja az ütemet.

Olyan ez, mint mikor hirtelen

egész csapat tini zúdul be
a rendben tartott otthonunkba,

de nem akarják betartani
a házi szabályokat,

és eltart egy ideig,
míg mindenkit meg nem zabolázunk,

s koordináltan nem kezdenek el viselkedni.

Jelenleg azt tervezzük,

hogy a sejteket túljuttassuk
ezen a zűrös kamaszkoron,

amíg még a lombikban vannak,

s az után ültessük be őket,
mikor már kinőttek a kamaszkorból,

mikor már rendesebben viselkednek,

és betartják a menetparancsot.

Közben kiderült, hogy elboldogulunk

a ritmuszavar elleni
gyógyszeres kezeléssel is.

Azért egy nagy kérdés még fönnáll,

mégpedig az, ami az egész
munkánk célját illeti:

Visszaállíthatjuk-e
a sérült szív funkcióit?

A válaszhoz foglalkoztunk

az ún. "bal kamrai ejekciós frakció"-val.

Az ejekciós frakció az a vérmennyiség,

amely a szívkamrából

minden szívverésnél kipumpálódik.

Egészséges makákóban,
akárcsak egészséges emberben,

az ejekciós frakció kb. 65%-os.

Szívroham után ez mintegy 40%-ra csökken,

ezért az állatokra szívbénulás vár.

A placeboinjekciót kapott állatoknál

az egy hónappal későbbi vizsgálatkor

az ejekciós frakció nem változott,

mert a szív magától persze nem gyógyul.

De az emberi szívizomsejteket kapottaknál

minden esetben

a szívfunkció jelentős
javulását tapasztaltuk.

Átlagosan 8 százalékponttal,
40-ről 48%-osra.

Hangsúlyozom, hogy a 8 százalékpont jobb,

mint szívrohamot elszenvedett
páciensek kezelésére

ma a piacon kapható bármi más megoldás.

Jobb, mint bármi,
amit eddig összehoztunk.

Ha kórházban is
8 százalékpontot tudunk elérni,

akkor ez nagy jelentőségű lesz,
és hatalmas hatást gyakorol

az emberek egészségére.

De még érdekesebb,

hogy ez csak az átültetés óta eltelt
négy hét eredményeit tükrözi.

Ha kutatásunkat három hónapra növeljük,

az ejekciós frakció 22%-kal javul.

(Taps)

A kezelt szívek funkciói olyan jók,

hogy ha eleve nem tudtuk volna,
hogy az állatoknak szívrohamuk volt,

azt meg nem mondtuk volna
szívműködésük alapján.

További tervünk, hogy 2020-ban
belefogunk az első szakaszba,

az emberkísérletekbe itt
a Washington Egyetemen,

szűk két évet szánva rá.

Feltéve, hogy a kísérletek biztonságosnak
és hatékonynak bizonyulnak,

szerintem azok lesznek,

terveink szerint terjeszkedünk,
és az egész világra szállítunk sejteket

szívbetegek kezelésére.

Ismerve a betegség súlyát a világban,

könnyen elképzelhető
milliónyi ember kezelése évente.

Szemem előtt olyan világ rajzolódik ki,
hogy talán egy évtized múlva,

az anyámhoz hasonló páciensek
megfelelő kezelést kapnak,

amely az alapvető okot, és nem
csupán a tüneteket szünteti meg.

Ez abból a tényből következik,
hogy az őssejtek lehetőséget adnak

az emberi test kijavítására

az alkotóelemeivel kezdve.

A nem túl távoli jövőben

az ember kijavítása

elrugaszkodott tudományos fantasztikumból

köznapi orvosi gyakorlattá válik.

Megvalósulása esetén

ennek átalakító hatással lesz,

és versenyre kel az oltások
és antibiotikumok fejlesztésével.

Köszönöm figyelmüket.

(Taps)