Stwardnienie rozsiane: jak mogą pomóc komórki macierzyste?

Fakty Stwardnienie rozsiane

Ponad 400,000 osób w UE choruje na stwardnienie rozsiane (SM). Choroba ta może powodować zaburzenia widzenia, skrajne zmęczenie, ból, drętwienie, utratę zdolności poruszania się i problemy z mówieniem. SM jest najczęstszą przyczyną niepełnosprawności wśród młodych dorosłych i obecnie nie ma na nie leku. W jaki sposób komórki macierzyste mogą pomóc w opracowaniu nowej terapii?

Stwardnienie rozsiane (SM) to choroba autoimmunologiczna, w przebiegu której układ odpornościowy atakuje i niszczy osłonki mielinowe. Kiedy neurony pozbawione zostaną mieliny, sygnały nie mogą być prawidłowo przesyłane i neurony zaczynają obumierać. Prowadzi to do wystąpienia objawów SM.

Komórki macierzyste w mózgu w sposób naturalny próbują naprawić i zastąpić mielinę po wystąpieniu uszkodzenia, jednakże układ odpornościowy pacjentów z SM ponownie zaatakuje mielinę.

Obecnie nie ma terapii komórkowych stosowanych w leczeniu SM, jednakże rezultaty badań dotyczących wykorzystania komórek macierzystych w celu „wyzerowania” układu immunologicznego pacjenta są obiecujące.

Badacze są zainteresowani wykorzystaniem komórek macierzystych w badaniach nad SM i chcą znaleźć sposób na zapobieżenie uszkodzeniom osłonek mielinowych i/lub ich naprawę.

Niektóre badania obejmują wykorzystanie chemioterapii w celu zniszczenia układu odpornościowego pacjenta, a następnie użycia komórek macierzystych do zbudowania nowego układu odpornościowego, który nie będzie atakował mieliny. W badaniach klinicznych leczenie to przyniosło pozytywne rezultaty i jest obecnie dostępne dla pacjentów z rzutowo-remisyjnym SM, którzy nie zareagowali na najlepsze leki modyfikujące przebieg choroby. Stosowanie tej metody jest ograniczone ze względu na jej niebezpieczne skutki uboczne.

Badacze analizują terapie i leki, które pozwolą okiełznać i potencjalnie zintensyfikować zdolność komórek macierzystych mózgu do naturalnej naprawy mieliny.

Naukowcy próbują także opracować terapie z wykorzystaniem komórek macierzystych do zastąpienia nerwów  zniszczonych przez różne choroby neurologiczne, w tym SM.

Wszystkie choroby autoimmunologiczne są trudne w leczeniu, ponieważ układ odpornościowy atakuje własne komórki pacjenta. Całkowite zablokowanie układu odpornościowego nie jest możliwe, ponieważ pacjent nie mogłyby zwalczać infekcji.

Kolejnym problemem w opracowaniu terapii stosowanych w leczeniu SM jest brak jednego wzorca w odniesieniu do przyczyn, dla których układ odpornościowy danej osoby rozpoczyna atakować osłonki mielinowe; czynnik wywołujący chorobę może być całkowicie inny u różnych pacjentów.

Naukowcy nadal nie do końca rozumieją, w jaki sposób układ nerwowy tworzy osłonki mielinowe. Bardzo utrudnia to opracowanie terapii służących ich naprawie.

Stwardnienie rozsiane (SM) jest chorobą komórek nerwowych w mózgu i rdzeniu kręgowym. W zdrowym organizmie komórki nerwowe przewodzą informacje pomiędzy mózgiem a resztą ciała, co pozwala nam poruszać się, zachowywać równowagę, widzieć, słyszeć i czuć. U osób z SM system odpornościowy atakuje komórki nerwowe, które przez to nie funkcjonują prawidłowo.

Zdrowa komórka nerwowa
Zdrowa komórka nerwowa: komórka jest owinięta ochronną, izolującą ją otoczką nazywaną mieliną

Każda komórka nerwowa jest owinięta ochronną otoczką nazywaną mieliną. Jeśli mielina jest uszkodzona, komórka nie jest w stanie przewodzić prawidłowo informacji. Tak właśnie dzieje się w przypadku SM. W zależności od tego, jakie nerwy są uszkodzone, pacjenci mogą odczuwać różne symptomy, które zazwyczaj obejmują problemy z chodzeniem i czuciem, kontrolą pęcherza i wypróżniania, a także nadmiernym zmęczeniem. Objawy te pojawiają się na pewien czas (zwany rzutem), a następnie dochodzi do poprawy (okres remisji), podczas której chory funkcjonuje jak przedtem, a organizm naprawia uszkodzoną mielinę. W końcu jednak komórki nerwowe zostają znacznie uszkodzone, ich stan ulega pogorszeniu, aż przestają pracować całkowicie. W miarę postępowania choroby proces ten obejmuje coraz więcej komórek, co powoduje narastającą niepełnosprawność (postępujące SM).

Obecnie nie ma leku na stwardnienie rozsiane, jednak możliwe jest leczenie objawów i zmniejszanie ilości rzutów poprzez stosowanie leków, ćwiczeń i fizjoterapii. Celem tych zabiegów jest pomoc pacjentom w radzeniu sobie z objawami, jak również zapobieganie uszkodzeniom komórek nerwowych, jednak leki nie są w stanie odbudować mieliny, kiedy zmiany już się pojawią. Naukowcy mają nadzieję, że terapia z wykorzystaniem komórek macierzystych może przyczynić się do powstania nowych leków, które będą w stanie zarówno zapobiegać uszkodzeniom, jak i leczyć już istniejące.

Komórki macierzyste są częścią normalnego system naprawczego organizmu – tworzą nowe komórki zastępujące te zniszczone czy obumierające. Istnieje kilka różnych rodzajów komórek macierzystych, a naukowcy badają różne sposoby, w jakie można je wykorzystać do opracowania nowych leków na stwardnienie rozsiane:

  1. Zapobieganie uszkodzeniom: Możliwe jest wykorzystanie pewnych rodzajów komórek macierzystych do „zresetowania” układu odpornościowego (nazywane jest to immunomodulacją). Celem jest uniemożliwienie dalszych ataków na komórki nerwowe ze strony układu odpornościowego lub też zmniejszenie wyrządzonych szkód.
  2. Naprawianie uszkodzeń:  Komórki macierzyste mogą być w stanie pomóc naprawić osłonkę mielinową, „zremielinizować” nerwy i umożliwić im właściwe działanie. To mogłoby uchronic komorki nerwowe przed degradacja. . W odległej przyszłości naukowcy mają nadzieję stosować komórki macierzyste do odbudowy utraconych nerwów. Jest to jednak bardzo skomplikowane i obecnie niemożliwe.
  3. Opracowywanie nowych leków: Komórki macierzyste mogą być wykorzystywane do hodowania komórek nerwowych w laboratoriach. Następnie te komórki nerwowe mogą być użyte do badań nad mechanizmami działania SM i do testowania nowych leków.

Każda z powyższych metod oferuje różne korzyści i może być wykorzystana w leczeniu różnych rodzajów SM w różnych stadiach zaawansowania.

Komórki macierzyste krwi 

Komórki macierzyste krwi  znajdują się w szpiku kostnym. Różnicują się one w poszczególne typy komórek krwi, w tym komórki układu odpornościowego powodujące zniszczenia w SM. U osób z SM przeprowadzono transfuzję ich własnych macierzystych komórek krwi w celu „zresetowania” układu immunologicznego. Istniejące komórki odpornościowe pacjenta są najpierw zniszczone za pomocą chemioterapii (przy zastosowaniu silnych leków). Uprzednio pobrane z własnego szpiku kostnego pacjenta komórki są następnie wstrzykiwane do krwioobiegu, aby stworzyć nowe komórki odpornościowe, które nie będą atakować komórek nerwowych w organizmie. Metoda ta jest korzystna dla pacjentów z rzutowo-remisyjną postacią SM, ale nie w przypadku postaci progresywnej.  Jest to ryzykowna procedura ze wzgledu na supresje ukladu odpornosciowego, która zwiększa ryzyko infekcji, skutkując w śmiertelności o wysokości 1-2%. Jest ona więc stosowana u pacjentów z bardzo aktywną postacią SM, którzy nie reagują na najlepsze dostępne leki.

Mezenchymalne komórki macierzyste

Mezenchymalne komórki macierzyste również znajdują się w szpiku kostnym. Zazwyczaj tworzą one kości, chrząstki i komórki tłuszczowe. Niektórzy naukowcy badają, czy mezenchymalne komórki macierzyste mogą pomóc „wytrenować” układ odpornościowy, aby nie atakował on komórek nerwowych, a także czy mogą pomóc w stworzeniu substancji, które odtworzą mielinę. Badania prowadzone na zwierzętach dają obiecujące rezultaty; prowadzone są również wczesne próby kliniczne na ludziach, które mają ocenić przydatność tej metody.

Mouse neural stem cells
Mysie nerwowe komórki macierzyste

Mózg zawiera komórki macierzyste nazywane neuralnymi komórkami macierzystymi. Zastosowanie  dodatkowych neuralnych komórek macierzystych u gryzoni dało rezultaty podobne do mezenchymalnych komórek macierzystych w zakresie produkcji substancji wspomagających odbudowę mózgu.  Własne neuralne komórki macierzyste mózgu  również podejmują próby naprawienia uszkodzonej mieliny, jednak ten proces jest mało wydajny i niewystarczający do odbudowy zniszczeń, których SM dokonuje na przestrzeni lat. Naukowcy mają nadzieję znaleźć sposób na „zachęcenie”neuralnych komórek macierzystych obecnych już w mózgu, aby lepiej wykonywały swoje zadanie, lub też na dodanie nowych komórek w celu dokonania naprawy. Odbudowa otoczki mielinowej pozwoliłaby komórkom nerwowym przesyłać ponownie sygnały i zmniejszyłaby degenerację nerwów.

Obecnie prowadzone badania skupiają się na zrozumieniu, w jaki sposób neuralne komórki macierzyste przeprowadzają “naprawy”, a także na poszukiwaniu leków, które wspomogą proces naprawczy, przy wykorzystaniu komórek już obecnych w mózgu chorego.  W dalszej przyszłości możliwe może stać się  przeszczepienie nowych neuralnych komórek macierzystych, komórek nerwowych lub komórek tworzących mielinę bezpośrednio do mózgu, jednak będzie to bardzo złożony proces, a nowe komórki muszą być najpierw wyhodowane w naczyniach laboratoryjnych, na przykład z embrionalnych komórek macierzystych lub z indukowanych pluripotentnych komórek macierzystych, jak opisano poniżej.

Embrionalne komórki macierzyste i indukowane pluripotentne komórki macierzyste mogą tworzyć każdy rodzaj komórek obecny w organizmie. Naukowcy opracowali sposoby kontrolowania tych komórek macierzystych w celu stworzenia ludzkich komórek nerwowych i mieliny w warunkach laboratoryjnych. Tak stworzone komórki nerwowe nie spełniają jeszcze surowych kryteriów bezpieczeństwa i czystości koniecznych do wszczepienia ich pacjentom, ale dają naukowcom możliwość zbadania problemów pojawiających się w SM. Mogą one być również stosowane do testowania potencjalnych nowych leków. Prowadzenie badań na komórkach może przyspieszyć proces opracowywania leków, ponieważ kluczowe informacje można pozyskać już we wczesnej fazie badań na komórkach, zanim jeszcze konieczne będą badania na zwierzętach.

Niektórzy pacjenci z rzutowo-remisyjną, agresywną postacią choroby, która nie odpowiada na nasze najlepsze leki, mogą być leczeni przez chemioterapię i wymianę komórek macierzystych krwi. Ta metoda jest jednak obecnie ograniczona ze względu na duże ryzyko, które dla większości pacjentów przeważa nad korzyściami.

Prowadzone są badania nad kilkoma innymi rodzajami komórek macierzystych, które potencjalnie mogą być wykorzystane w przyszłym komórki macierzyste mogą naprawiać mielinę na komórkach nerwowych, lub też w przyszłości mogłyby być wykorzystane do wyhodowania zupełnie nowych komórek nerwowych. Jest mało prawdopodobne, aby komórki nerwowe wyleczyły stwardnienie rozsiane, jednak w przyszłości mogą być w stanie je zatrzymać, spowolnić lub nawet odwrócić postęp choroby.  Konieczne są jednak dalsze badania, które pomogą ustalić czy poszczególne rodzaje komórek macierzystych mogą stanowić bezpieczny i efektywny sposób leczenia SM i w jaki sposób należy je wykorzystać.

Broszura została opracowana przez Claire Keith 

Zrecenzowana w 2012 przez Annę Williams i Gianvito Martino.

Zrecenzowana i zaktualizowana w 2015 i 2018 przez Annę Williams.

Zdjęcie wprowadzające przedstawiające neuralne komórki macierzyste myszy:  Gianvito Martino. Pozostałe zdjęcia komórek: Anna Williams.