Komórki macierzyste a zdrowie koni
Właściciele koni oraz weterynarze coraz częściej biorą pod uwagę komórki macierzyste jako alternatywny sposób leczenia takich urazów, jak uszkodzenia ścięgien czy więzadeł, w przypadku których standardowe leczenie weterynaryjne nie przynosi efektu. Jest to szczególnie częste w przypadku drogich koni sportowych. Ponieważ stosowanie terapii komórkowych u zwierząt nie jest tak ściśle uregulowane jak u ludzi, na rynku obecnych jest wiele firm weterynaryjnychoferujących procedury oparte na komórkach macierzystych, które jednak nie zostały jeszcze należycie przetestowane.
Właściciele cennych koni sportowych coraz częściej interesują się komórkami macierzystymi w leczeniu urazów ścięgna, więzadła czy chrząstki.
U koni wykorzystuje się głównie mezenchymalne komórki macierzyste (MSCs), któreróżnicują się w komórki kostne, ścięgniste, tłuszczowe oraz chrzęstne.
Procedura z użyciem MSCs zwykle obejmuje pobranie ich z kości lub tkanki tłuszczowej konia, a następnie wstrzyknięcie w miejsce uszkodzenia ścięgna czy chrząstki.
Niektóre badania wykazały pozytywne rezultaty, jednakże nie dowiedziono bezpieczeństwa ani nawet skuteczności wielu komercyjnie dostępnych procedur z wykorzystaniem komórek macierzystych.
Liczba MSCs w szpiku kostnym i tkance tłuszczowej jest ograniczona, co utrudnia uzyskanie odpowiedniej liczby komórek do leczenia. Naukowcy chcą opracować alternatywne metody szybkiego uzyskiwania MSCs, w tym użycie komórek od innych koni – dawców lub otrzymanie ich z zarodkowych komórek macierzystych i/lub indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych (iPSCs).
Potrzeba dalszych badań, aby ustalić, czy leczenie koni z użyciem MSCs jest bezpieczne i efektywne. Większość badań popierających użycie MSCs do leczenia urazów koni bazuje na niewielkiej liczbie zwierząt, użyciu zróżnicowanych metod, a także nie obejmuje porównania grupy leczoneją kontrolnej oraz analizy długoterminowych skutków.
Teoretycznie, terapia z zastosowaniem MSCs byłaby najbardziej skuteczna, gdyby komórki zostały wstrzyknięte w uszkodzone miejsce tak szybko, jak to możliwe. Jednakże, większość obecnie dostępnych procedur wymaga kilku tygodni na pobranie komórek, wyhodowanie ich w laboratorium i wstrzykniecie MSCs z powrotem kontuzjowanemu koniowi. Naukowcy pracują nad nowymi metodami szybszego pozyskania dużej liczby MSCs do leczenia.
Leczenie ludzi i zwierząt z użyciem indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych (iPSCs) ma ogromny potencjał, ale naukowcy wciąż pracują nad metodami, które pozwolą uzyskiwać poszczególne typy komórek do leczenia w bezpieczny i skuteczny sposób.
Jakie terapie komórkami macierzystymi są obecnie używane u koni?
Urazy mięśniowo-szkieletowe to u koni częsty i kosztowny problem. Jedną z metod leczenia takich urazów jest terapia mezenchymalnymi komórkami macierzystymi (MSCs). Tak jak w przypadku ludzi, końskie komórki MSCs mogą być pobrane ze szpiku kostnego i innych tkanek, a następnie przygotowane w hodowli komórkowej. W rzeczywistości są to jednak mieszane populacje komórkowe, zawierające tylko frakcje prawdziwych komórek macierzystych, podczas gdy inne są komórkami wyspecjalizowanymi (niemacierzystymi). Z tego powodu, mezenchymalne komórki zrębowe to bardziej odpowiednia nazwa dla tego preparatu.
Komórki te są najczęściej pobierane ze szpiku kości przez nakłucie mostka (kość piersiowa) lub kości biodrowej (kość miednicy). Alternatywnie pozyskać je można z podskórnej tkanki tłuszczowej przez wykonanie małej rany na zadzie zwierzęcia. Po pobraniu, komórki szpiku kostnego hodowane są w hodowli komórkowej przez 2-3 tygodnie w celu zwiększenia ilości komórek macierzystych lub zatężone przez wirowanie i od razu podane z powrotem pacjentowi. Próbki z tkanki tłuszczowej często nie są poddawane hodowli komórkowej, a podawane z powrotem do pacjenta w przeciągu kilku godzin od pobrania. Transplantacja polega na wstrzyknięciu komórek w skaleczone ścięgno, więzadło lub w pobliską żyłę, w celu osiągnięcia szerszej dystrybucji komórek w obszarze urazu.
Komórki szpiku kostnego po raz pierwszy zostały wykorzystane do leczenia urazów u koni w Wielkiej Brytanii na początku XXI wieku. Od tamtego czasu, przeprowadzono wiele badań w celu zrozumienia właściwości końskich MSCs i przetestowania ich klinicznej przydatności. W badaniach klinicznych przetestowano użycie MSCs pochodzących ze szpiku kostnego i w mniejszym stopniu z innych tkanek takich jak tkanka tłuszczowa czy pępowina w leczeniu urazów więzadła, zapaleniu kości i stawów i innych urazów chrząstki i ścięgna. Zauważono pozytywny wpływ na poprawę stanu koni poprzez wcześniejszy powrót do aktywności sportowej, bądź mniejsze ryzyko ponownej kontuzji u pacjentów leczonych MSCs.
Jakie ograniczenia wiążą się z użyciem MSCs w leczeniu mięśniowo-szkieletowych urazów koni?
Wciąż potrzeba silniejszych dowodów z prób klinicznych porównujących duże liczby zwierząt leczonych i nieleczonych oraz przeprowadzających odpowiednie badania kontrolne, aby ustalić długoterminowe efekty leczenia.
Najbardziej efektywny sposób podania terapii komórkami macierzystymi koniom nadal wymaga ustalenia. Wciąż nie wiemy jakie jest najlepsze źródło MSCs, ile komórek powinno być przeszczepionych, czy komórki powinny zróżnicować się w hodowli przed transplantacją oraz kiedy i jak często należy podać leczenie.
Pomimo tego, kontynuuje się użycie komórek macierzystych u koni, a w niektórych przypadkach (na przykład w ochwacie) nie ma żadnego dowodu na ich działanie. Obecnie w leczeniu koni wykorzystuje się komórki autologiczne – komórki, które są pobrane od pacjenta i po przetworzeniu wszczepione temu samemu zwierzęciu. Ilość komórek macierzystych, jaka może być pozyskana od jednego konia jest bardzo mała. W rzeczywistości, w przypadku niektórych koni, w ogóle nie można pozyskać komórek macierzystych.
Pobrane komórki mogą być hodowane w laboratorium, by zwiększyć ich ilość przed podaniem z powrotem pacjentowi, ale to opóźnia leczenie po urazie lub chorobie, często o dwa do czterech tygodni. Z tego powodu, komórki allogeniczne – komórki pozyskane od jednego zwierzęcia a wszczepione innemu – mogą być przydatne. Mogłyby one być bazą dla gotowych, łatwo dostępnych preparatów z udowodnioną skutecznością. Prowadzone są obecnie badania mające na celu znalezienie odpowiednich i bezpiecznych źródeł allogenicznych końskich komórek macierzystych.
Pluripotencjalne komórki macierzyste, w odróżnieniu od MSCs, mogą wytworzyć każdy typ komórek budujących organizm. Pozyskiwanie pluripotencjalnych komórek macierzystychznajdujących się w końskich zarodkach jest trudne, ale wykorzystując techniki laboratoryjne stworzone dla komórek ludzkich można przekształcić komórki pobrane ze skóry konia w pluripotencjalne komórkimacierzyste. Komórki takie, nazywane indukowanymi pluripotencjalnymi komórkami macierzystymi (iPSCs), są podobne do tych naturalnie znajdujących się w końskich zarodkach i mają kilka zalet w porównaniu do innych komórek macierzystych. Mogą one zostać uzyskane in vitro z komórek każdego pacjenta i użyte do wytworzenia dowolnego typu komórek występujących w organizmie - dla celów klinicznych bądź naukowych, np. badania mechanizmów chorób.
Pierwsze końskie iPSCs zostały uzyskane w 2011 roku. Od tamtego czasu naukowcy zdołali wytworzyć w laboratorium końskie komórki nerwowe pochodzące z iPSCs a obecnie opracowują metody uzyskiwania innych komórek, które pewnego dnia mogą znaleźć zastosowanie kliniczne, np. MSCs.
Końskie iPSCs mogłyby być również cennym narzędziem w badaniach nad rozwojem koniw celu zrozumienia, jak powstają poszczególne choroby oraz do testowania nowych środków do ich leczenia.
Końskie iPSCs mają ogromny potencjał, ale trzeba będzie pokonać kilka ograniczeń zanim rozważy się je jako bezpieczne leczenie koni. Co najważniejsze, naukowcy muszą wykazać bezpieczną kontrolę nad różnicowaniem iPSCs w poszczególne typy pożądanych komórek, a nie w wiele różnych tkanek. Trwają już pierwsze próby kliniczne z użyciem ludzkich iPSCs (szczególnie w leczeniu zwyrodnienia plamki żółtej związanego z wiekiem) dając nadzieję, że te pluripotencjalne komórki mogą być przydatne do opracowania nowych terapii u koni.
Broszura została opracowana przez Xaviera Donadeu oraz Cristinę Esteves i zrecenzowana przez Petera Clegga.
Zdjęcie wprowadzające: “Tobiano”, autor: Jean-Pol Grandmont, bearbeitet von Kersti (Licensed under CC BY 2.5 via Wikimedia Commons - http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Tobiano.jpg#/media/File:Tobiano.jpg
Pozostałe zdjęcia: Xavier Donadeu, The Roslin Institute, University of Edinburgh