Wyhodować pacjenta w laboratorium

Medycyna spersonalizowana kojarzy się na ogół z analizą genomu pacjenta, z sekwencjonowaniem, z poznawaniem mutacji, które mogą prowadzić do konkretnych schorzeń, z testami genetycznymi. W tej chwili jednak można mówić o czymś nowym, o swego rodzaju rewolucji w pojmowaniu spersonalizowanej medycyny. Onkologii w szczególności.

Jeszcze do niedawna naukowcy zajmujący się rakiem myśleli sobie – a gdyby tak wyciąć pacjentowi raka, pohodować tego raka w laboratorium, potem do woli potestować sobie na nim leki, a pacjenta traktować tylko tymi, które działają. Tymczasem wiadomo było, że zdrowe, normalne komórki pobrane od pacjenta mogą się in vitro dzielić tylko określoną liczbę razy. Podobnie sądzono, opierając się na obserwacjach, na temat komórek nowotworowych. Teoretycznie wiele komórkowych linii nowotworowych można namnażać w laboratoriach bez końca. Praktycznie jednak wiele z często występujacych u ludzi nowotworów nie ma ochoty rosnąć poza organizmem w nieskończoność, przynajmniej nie w stanie niezmienionym, niezmutowanym. Innymi słowy – często jest tak, że laboratoryjne nowotworowe linie komórkowe w niewielkim tylko stopniu przypominają oryginalne nowotworowe komórki.

Na początku tego roku okazało sie, że marzenia naukowców i onkologów na temat wyhodowania sobie w laboratorium pacjenta (a przynajmniej jego kawałków) mogą się spełnić. Badacze odkryli, że kiedy pobierze się od pacjenta komórki nabłonkowe z dowolnego niemal narządu (spróbowano z prostatą, piersią, płucami, jelitem grubym), i to zarówno komórki zdrowe, jak i komórki nowotworowe, wrzuci się je następnie do butelek hodowlanych oraz zapewni specjalne środowisko, można komórki te w istocie utrzymywać w nieskończoność, a one dzielą się i mnożą, nie zmieniając swoich charakterystyk. To specjalne środowisko zapewniają rosnące w tej samej butelce inne komórki – odpowiednio przygotowane fibroblasty, plus pewien związek chemiczny o ładnej nazwie Y-27632, jeden z inhibitorów kinazy zależnej od Rho (Rho-associated kinase, ROCK). Towarzystwo fibroblastów i Y-27632 stymuluje komórki nowotworowe i komórki zdrowe do proliferacji, bez potrzeby wprowadzania do nich dodatkowych (wirusowych czy komórkowych) genów. Metoda ta pozwala na tzw. re-programowanie komórek zdrowych oraz nowotworowych do stanu „proliferacyjnego”, przy zachowaniu ich oryginalnego kariotypu. Likwidacja zaś specjalnych warunków powoduje, że komórki z powrotem mogą ulegać różnicowaniu.

Odkrycie ważne jest nie tylko dlatego, że wreszcie można długo i namiętnie hodować komórki nabłonkowe w laboratoriach i pracować na nich – choć oczywiście też, ponieważ niektóre z nich (szczególnie komórki prostaty, płuc czy wątroby) normalnie dzielą się in vitro tylko kilka razy, a potem procesy te ulegają zatrzymaniu. Niezwykle ważne jest przede wszystkim to, że od tej chwili w czasie jednego zabiegu operacyjnego można pobrać od pacjenta fragment chorego narządu oraz fragment zdrowej tkanki  z tego samego narządu, następnie równolegle hodować je w laboratorium, po czym testować na nich leki. Można więc sprawdzać konkretny lek dla konkretnego pacjenta, testując w dodatku, czy lek zabija tylko komórki nowotworowe, a nie robi krzywdy komórkom normalnym. Jeśli tak się okaże in vitro, lekarz będzie mógł zastosować w terapii ten właśnie lek, dopasowany dokładnie do tego właśnie pacjenta.

Metoda umożliwi również lepszą diagnostykę, dokładniejszą pracę patologów w laboratoriach, doskonalsze monitorowanie terapii, bankowanie komórek do użycia w przyszłości, a także wiele różnych badań nad mechanizmami nowotworzenia, różnicowania i proliferacji.

A tak wyglądają komórki nabłonkowe (epi) z różnych narządów, hodowane in vitro razem z fibroblastami (białe strzałki) w podłożu z dodatkiem Y-27632 (ilustracja pochodzi z omawianej publikacji):

Liu, X., Ory, V., Chapman, S., Yuan, H., Albanese, C., Kallakury, B., Timofeeva, O., Nealon, C., Dakic, A., Simic, V., Haddad, B., Rhim, J., Dritschilo, A., Riegel, A., McBride, A., & Schlegel, R. (2012). ROCK Inhibitor and Feeder Cells Induce the Conditional Reprogramming of Epithelial Cells The American Journal of Pathology, 180 (2), 599-607 DOI: 10.1016/j.ajpath.2011.10.036