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)