Choroba Alzheimera: w jaki sposób komórki macierzyste mogłyby pomóc?

Fakty Choroba Alzheimera Zaburzenia neurologiczne

Jesteśmy w trakcie tłumaczenia i aktualizacji tego materiału w Twoim języku. Poniżej dostępne jest tłumaczenie poprzedniej wersji.  W celu zapoznania się z najnowszą wersją, dostępną obecnie tylko w języku angielskim, zmień język na angielski.

 

Choroba Alzheimera (AD) jest najpowszechniejszą przyczyną otępienia. Jest to złożona choroba, która dotyczy komórek nerwowych w różnych częściach mózgu, przez co jej skuteczne leczenie jest bardzo trudne. Czy badania nad komórkami macierzystymi pomogą uporać się z tym wyzwaniem w przyszłości?

Choroba Alzheimera (AD) jest główną przyczyną otępienia. U osób dotkniętych AD często występuje utrata pamięci, dezorientacja i wahania nastroju.

Przyczyna AD nie została jeszcze całkowicie poznana, ale teorie na temat jej rozwoju koncentrują się na dwóch białkach: beta amyloidzie i białku tau, które obecne są w uszkodzonych obszarach mózgu pacjentów dotkniętych AD.

Beta amyloid tworzy agregaty, które mogą zaburzać prawidłowe przesyłanie informacji przez neurony.

Białko tau jest ważne dla prawidłowego funkcjonowania komórek nerwowych, ale naukowcy uważają, że gdy z białka tau powstaną splątki,  prawidłowe odżywianie neuronów staje się niemożliwe.

Obecnie nie ma lekarstwa na AD.

W mózgach chorych na chorobę Alzheimera (AD) wydzielane są mniejsze ilości neurotrofin, białek, które pomagają neuronom przeżyć i rosnąć. Obecnie bada się możliwość zwiększenia ilości neurotrofin w mózgach pacjentów z AD.

Leczenie komórkami macierzystymi nie jest obecnie dopuszczone w terapii AD. Badania na myszach z chorobą podobną do AD wykazały pozytywne efekty transplantacji neuronalnych komórek macierzystych, ale naukowcy wciąż starają się określić, w jaki sposób te komórki mogą pomóc naprawić mózg.

Do wyhodowania neuronów badacze wykorzystują indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste, które mają takie samo tło genetyczne, jak chorzy dotknięci AD, dzięki czemu można lepiej poznać tę chorobę.

W mózgu obecnych jest wiele rodzajów komórek nerwowych, które mogą ulec zniszczeniu w wyniku rozwoju choroby Alzheimera (AD), przez co każdy przypadek choroby jest unikalny i bardzo trudny do leczenia.

Skuteczna terapia komórkami macierzystymi będzie wymagała dostarczenia komórek do uszkodzonych obszarów mózgu, tak by możliwe było odtworzenia odpowiednich rodzajów komórek nerwowych oraz poprawne połączenie nowo powstałych neuronów z istniejącymi sieciami neuronowymi. Ponadto, co najważniejsze, przeszczepione komórki muszą być bezpieczne, tzn. nie mogą przyczyniać się do powstawania nowotworów lub innych powikłań.

Jeśli terapia z wykorzystaniem komórek macierzystych zostanie opracowana i zastosowana w leczeniu AD, to jednak nie zlikwiduje ona przyczyn rozwoju choroby. Uzyskany efekt może także nie być trwały więc pacjenci będą narażeni na nawrót choroby.

Choroba Alzheimera

Choroba Alzheimera (AD) jest najpowszechniejszą przyczyną otępienia. Pierwsze oznaki choroby Alzheimera AD z niewielkimi zaburzeniami pamięci lub trudnością ze znalezieniem właściwych słów. Z biegiem czasu pojawiają i nasilają się takie objawy, jak dezorientacja, zmiany nastroju lub utrata pamięci.

Przyczyny choroby są wciąż niejasne, jednak naukowcy odkryli, że u osób dotkniętych AD pewnych białek w mózgu. Złogi jednego z tych białek, beta amyloidu tworzą płytki (blaszki). Inne białko, białko tau, zostaje nagromadzone w formie splątków. Naukowcy wciąż badają, czy te zmiany w mózgu prowadzą do rozwoju AD. Jedna z teorii głosi, że powstające płytki uniemożliwiają prawidłową komunikację komórek nerwowych w mózgu. Z kolei splątki białka tau mogą utrudniać pozyskiwanie substancji odżywczych przez neurony. Bez względu na mechanizmy leżące u podłoża AD oczywiste jest, że towarzyszy jej obumieranie komórek nerwowych. Postęp choroby prowadzi do wzrostu liczby obumierających komórek nerwowych - neuronów. Z tego powodu AD jest chorobą neurodegeneracyjną.

Alzheimer's disease neuron death
Płytki (blaszki) oraz splątki: Powstawania i oddziaływanie blaszek i splątków białkowych na neurony w czasie rozwoju choroby Alzheimera.

Szacunkowe dane wskazują, że nawet 1,5% osób w wieku 65-69 lat i około 25-30% 90-latków cierpi na chorobę Alzheimera. Mimo, że dokładna przyczyna choroby nie jest znana, różne czynniki ryzyka mogą być związane z rozwojem tej chorobą. Największym z nich jest starzenie. Kobiety są bardziej narażone na AD niż mężczyźni.  Obok innych czynników także obciążenia genetyczne (ważny wywiad rodzinny) odgrywają ważną rolę.

Obecnie nie ma lekarstwa na chorobę Alzheimera (AD). Dostępne leki mogą pomóc czasowo w niwelowaniu niektórych objawów, na przykład poprawiając pamięć lub możliwość wykonywania codziennych czynności. Większość tych leków należy do inhibitorów cholinesterazy (np Aricept, Exelon, Reminyl). Zapobiegają one rozpadowi acetylocholiny, substancji występującej naturalnie w mózgu i odpowiedzialnej za przekazywanie sygnałów pomiędzy neuronami. Jednakże nie ma leków, które opóźniałyby lub zatrzymywały degradację neuronów. W ciągu ostatnich dwudziestu lat rozległe prace badawcze zaowocowały odkryciem nowych leków, które przeciwdziałają gromadzeniu się amyloidu w mózgu. Niestety badania kliniczne tych substancji nie powiodły się, przynosząc pytania o możliwość poznania AD w warunkach laboratoryjnych. Dotychczas badania prowadzono głównie z wykorzystaniem myszy stanowiących zwierzęcy model AD. Komórki macierzyste mogą stanowić nowe i ważne modele badawcze umożliwiające naukowcom badanie AD z wykorzystaniem ludzkich komórek i dające szansę na opracowanie nowych sposobów leczenia.

Obecnie żadna terapia komórkami macierzystymi nie jest dopuszczona w leczeniu AD. Choroba może wpływać na różne rodzaje neuronów we wszystkich obszarach mózgu. Stanowi to wyzwanie w sytuacji, gdy chcemy zastąpić uszkodzone komórki mózgu. Jedną ze strategii  terapeutycznych może być transplantacja neuronalnych komórek macierzystych (komórek macierzystych znajdujących się w mózgu) do mózgu pacjenta z AD w nadziei, że przeszczepione komórki będą zdolne do utworzenia nowych, prawidłowych neuronów. Jednak nawet jeśli zdrowe, funkcjonalne neuronalne komórki macierzyste byłyby dostępne i mogłyby  być przeszczepione bezpieczne, osiągnięcie efektu terapeutycznego będzie możliwe jeśli przeszczepione komórki będą zdolne do:

  • przemieszczenia się do wszystkich uszkodzonych obszarów w mózgu,
  • utworzenia różnych rodzajów neuronów w celu zastąpienia utraconych lub uszkodzonych komórek,
  • utworzenia funkcjonalnych połączeń nerwowych z innymi komórkami w mózgu.

Pomimo tych wyzwań badania wykazały, że transplantacja komórek macierzystych u myszy przynosi korzyści. Jest to jednak  wczesny etap badań i wiele pytań pozostaje bez odpowiedzi. Na przykład, wielu naukowców obawia się, że neurony w mózgu zmienionym przez AD nie będą zdolne do utworzenia nowych funkcjonalnych połączeń nerwowych. Innym problemem może być to, że przeszczepione komórki macierzyste mogą zostać uszkodzone przez złogi beta amyloidu i białka tau, przez co efekt terapeutyczny może być tymczasowy. Potrzebnych jest jeszcze wiele badań zanim opracowana zostanie terapia, którą można będzie zastosować u pacjentów z AD.

Inna strategia terapeutyczna może polegać na wykorzystaniu komórek macierzystych w celu dostarczenia neurotrofin do mózgu. W prawidłowym mózgu neurotrofiny wspomagają wzrost i przeżycie neuronów, ale u pacjentów z AD ich wytwarzanie jest ograniczone. Neuronalne komórki macierzyste wydzielają neurotrofiny zatem ich transplantacja mogłaby stanowić rozwiązanie problemu. W celu weryfikacji tej strategii przeprowadzono badania, w których neuronalne komórki macierzyste przeszczepiono do mózgu myszy wykazujących objawy charakterystyczne dla AD i zaobserwowano poprawę pamięci. Obecnie trwają dalsze badania, jednak nie są one prowadzone u ludzi.

Wielu naukowców uważa, że zanim opracowana zostanie terapia z wykorzystaniem komórek macierzystych, pacjenci z AD będą mogli skorzystać z wyników badań, w których wykorzystywane są komórki nerwowe uzyskane z komórek macierzystych pochodzących od pacjentów z AD, a których celem jest zrozumienie AD i wskazanie nowych leków.

Drawing of a healthy neuron (nerve cell of the brain)
Rysunek prawidłowych neuronów (komórek nerwowych obecnych w mózgu).
Drawing of a neuron affected by Alzheimer's disease
Rysunek neuronu zmienionego na skutek choroby Alzheimera.

 

Dzień z życia badacza AD -  Selina Wray (Alzheimer’s Research UK).

Obecnie w badaniach nad chorobą Alzheimera wykorzystywane są komórki macierzyste zwane indukowanymi pluripotencjalnymi komórkami macierzystymi (iPS). Te komórki uzyskiwane są dzięki "przeprogramowaniu" wyspecjalizowanych komórek, takich jak komórki skóry. Otrzymane w ten sposób komórki iPS są zdolne do wytworzenia wszystkich rodzajów komórek w organizmie. Oznacza to, że mogą stanowić potencjalne źródło komórek, które trudno uzyskać w inny sposób, np. neurony znajdujące się w mózgu.

Naukowcy wykorzystują  obecnie komórki iPS uzyskane z komórek skóry do wytworzenia neuronów zmienionych, jak podczas rozwoju AD. Otrzymane w laboratorium neurony wydzielają amyloid beta, który w mózgu chorych na AD tworzy blaszki (płytki). Dzięki temu naukowcy mają możliwość badania neuronów podobnych do tych, które obecne są u chorych na AD. Daje to szansę na określenie sposobu, w jaki powstają płytki (blaszki), a także umożliwia poszukiwanie i testowanie nowych leków.

Tego rodzaju podejście jest cenne ponieważ dotyka kluczowego problemu w badaniach, których celem jest zrozumienie i opracowanie metod leczenia AD: choroba ta może znacznie różnić się między pacjentami. Prawdopodobnie więc może mieć ona różne przyczyny. W każdym przypadku konieczne może więc okazać się specyficzne leczenie, a w/w różnice nie zawsze mogą być skutecznie badane na modelu zwierzęcym. Dzięki wykorzystaniu w badaniach neuronów uzyskanych z komórek macierzystych specyficznych dla pacjentów możliwe jest połączenie wiedzy z zakresu biologii komórki z określonymi objawami klinicznymi. Może to stanowić kluczową wiedzę na temat rozwoju choroby i sposobów jej leczenia.

Chociaż niektóre firmy oferują zabiegi z wykorzystaniem komórek macierzystych w celu leczenia choroby Alzheimera, ich skuteczność i bezpieczeństwo nie zostały zweryfikowane poprzez starannie przeprowadzone i kontrolowane badania klinicznych. Obecnie znane są wyniki I fazy badań klinicznych (dotyczącej jedynie bezpieczeństwa, ale nie skuteczności metody leczenia) przeprowadzonych w USA z wykorzystaniem mezenchymalnych komórek macierzystych w leczeniu AD. Należy zatem zachować ostrożność dopóki nie zostaną opublikowane pełne wyniki badań ponieważ istnieje wiele wątpliwości dotyczących tej strategii. Obecnie nie jest dostępna żadna sprawdzona, bezpieczna i skuteczna metoda leczenia AD komórkami macierzystymi. Jednak naukowcy z powodzeniem wykorzystują komórki macierzyste w badaniach nad przyczynami i skutkami AD na opracowanie terapii komórkowych i znalezienie nowych leków.

Niniejsze opracowanie zostało stworzone przez Mahendra De Silva i sprawdzone przez  Fred H. Gage’a, Laurę Phipps, Pietro Tiraboschiego, Håkana Toressona i Selinę Wray.

Przetłumaczone na język polski przez Małgorzatę Zimowską.

Zdjęcie przewodnie przedstawia nieprawidłowe połączenie między neuronami w mózgu zmienionym na skutek choroby Alzheimera (dzięki uprzejmości  National Institute on Aging/National Institutes of Health). Animowany obraz stworzony przez 7mike5000 na podstawie Inside the Brain: Unraveling the Mystery of Alzheimer's Disease (National Institute on Aging).  Zdjęcie astocytów: Nephron. Wszystkie pozostałe zdjęcia zostały udostępnione dzięki uprzejmości National Institute on Aging/National Institutes of Health.