Przeczytaj
Wątroba jako narząd ważny dla życia
Wątroba to największy gruczoł w organizmie człowieka. Zbudowana jest z komórek zwanych hepatocytamihepatocytami. Uczestniczy w wielu przemianach biochemicznych oraz spełnia istotne dla życia funkcje. Narząd ten neutralizuje toksyny, np. alkohol, i metabolizuje leki, syntetyzuje ważne białka, takie jak albuminyalbuminy i czynniki krzepnięcia, wytwarza żółć, biorącą udział w procesach trawienia tłuszczów, a także uczestniczy w termoregulacji organizmu. Co więcej, wątroba magazynuje niektóre witaminy oraz żelazo. Stanowi też magazyn glikogenu.
Alkohol, leki, wirusy czy toksyny zawarte w grzybach są jednymi z czynników, które mogą spowodować niewydolność wątroby. Schorzenie to istotnie obniża jakość życia, prowadzi do objawów wynikających z uszkodzenia układu nerwowego, a ostatecznie nawet do zgonu.
Wątroba ma dużą zdolność do regeneracji, ponieważ hepatocyty – komórki wątrobowe – mogą ulegać podziałom i odbudowywać strukturę tego narządu. Jednak uszkodzenia powstające w przebiegu zaawansowanych chorób wątroby upośledzają nie tylko jej funkcjonowanie, ale także możliwości regeneracyjne. W takim przypadku jedynym skutecznym sposobem leczenia jest przeszczep wątroby. Najczęściej narząd ten pobiera się od zmarłego niespokrewnionego dawcy, ale możliwe jest również przeszczepienie fragmentu wątroby od żyjącego spokrewnionego dawcy.
Uzyskanie narządu w chwili, gdy konieczny jest przeszczep, nie zawsze jest możliwe. Naprzeciw temu problemowi wychodzą inżynieria biomedycznainżynieria biomedyczna oraz biotechnologia medyczna – nauki interdyscyplinarne z pogranicza medycyny i biologii eksperymentalnej, wykorzystujące metody inżynierii genetycznej i wiedzę na temat biologii komórki w celu stworzenia nowych możliwości terapeutycznych. Coraz więcej badań naukowych w tych dziedzinach podejmuje temat zastosowania komórek macierzystych do otrzymywania narządów nadających się do przeszczepu, m.in. wątroby. Badania obejmują komórki macierzyste pobierane z krwi pępowinowej, z zarodków ludzkich, a także z komórek macierzystych dorosłego organizmu. Możliwe jest także pozyskanie w sposób sztuczny komórek macierzystych ze zróżnicowanych już komórek somatycznych.
Czy wyhodowanie wątroby jest możliwe?
Naukowcy z Uniwersytetu Pittsburskiego (w Pittsburghu w Stanach Zjednoczonych, w stanie Pensylwania) intensywnie pracują, by w niedalekiej przyszłości wyhodowanie wątroby w laboratorium stało się możliwe. W ramach eksperymentu mającego na celu wytworzenie tzw. miniwątroby badacze pobrali od ochotników komórki skóry, które zmodyfikowali genetycznie w taki sposób, by wytworzyć indukowane pluripotencjalnepluripotencjalne komórki macierzystekomórki macierzyste (iPSC – induced pluripotent stem cells). Uzyskuje się je ze zróżnicowanych komórek somatycznych, w których za pomocą czynników transkrypcyjnychczynników transkrypcyjnych wymuszana jest aktywacja odpowiednich genów indukujących odróżnicowanieodróżnicowanie komórki. Ten rodzaj komórek macierzystych charakteryzuje się bardzo ważną właściwością – można z nich uzyskać dowolny rodzaj komórek, z wyjątkiem komórek łożyska.
Więcej informacji na ten temat znajdziesz w e‑materiale pt. Otrzymywanie i pozyskiwanie komórek macierzystychOtrzymywanie i pozyskiwanie komórek macierzystych.
Z indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych badaczom udało się uzyskać komórki wątrobowe, czyli hepatocyty iPSC. Umieszczono je na tzw. rusztowaniu komórkowym, które otrzymano poprzez usunięcie z wątroby szczura jego komórek wątrobowych. Następnie wytworzono, również dzięki wykorzystaniu komórek macierzystych, układ naczyniowy z ludzkimi komórkami śródbłonka iPSC oraz sieć przewodów żółciowych z ludzkimi komórkami nabłonka żółciowego iPSC, aby wątroba mogła pełnić w organizmie swoje funkcje wydzielnicze. Tak wyhodowana ludzka wątroba, zawierająca wiele typów komórek, była testowana in vitroin vitro, a następnie in vivoin vivo. Narządy wszczepiono szczurom, u których działały w sposób zadowalający: były zdolne m.in. do syntetyzowania białek oraz kwasów żółciowych, co oznacza, że podjęły swoje typowe funkcje.
„Miniwątroby” nie były jednak niezawodne. Okazało się, że sieć naczyń krwionośnych, która łączyła wątrobę z układem krwionośnym organizmu szczura, nie była jeszcze odpowiednio dopracowana, co skutkowało epizodami niedokrwienia przeszczepionego narządu, a także wystąpieniem zakrzepicyzakrzepicy w jego naczyniach.
Zastosowanie komórek macierzystych w transplantologii czy medycynie regeneracyjnej budzi ogromne nadzieje. Terapie związane z ich wykorzystaniem wdrażane są w leczeniu pacjentów po oparzeniach i urazach skóry, z nowotworami (zwłaszcza krwi i układu limfatycznego) oraz z chorobami związanymi z brakiem lub niewłaściwym działaniem niektórych enzymów. Choć droga do uzyskania wątroby nadającej się do przeszczepiania ludziom jest jeszcze bardzo długa, to dotychczasowe opisane osiągnięcia w tej dziedzinie dają szansę na wyhodowanie w laboratorium ludzkiej wątroby, a także innych narządów.
Więcej na temat możliwości wykorzystania komórek macierzystych przeczytasz w e‑materiałach: Komórki macierzyste – szanse i zagrożeniaKomórki macierzyste – szanse i zagrożenia oraz Zastosowanie komórek macierzystych w medycynieZastosowanie komórek macierzystych w medycynie.
Słownik
albuminy surowicy krwi to substancje transportujące różne drobnocząsteczkowe związki z jednych tkanek do innych; w lecznictwie albumina krwi ludzkiej jest stosowana jako preparat krwiopochodny (albuminy osocza krwi)
białka umożliwiające aktywację lub dezaktywację transkrypcji poszczególnych genów poprzez wiązanie się w pobliskim DNA
komórki wątroby; odpowiadają za większość funkcji wątroby, np. za syntezę niektórych białek krwi, czynników krzepnięcia oraz metabolizowanie leków i toksyn; są zdolne do podziałów
pluripotencjalne komórki macierzyste sztucznie otrzymane z komórek niepluripotencjalnych
(łac. – w szkle); sposób przeprowadzania doświadczeń, polegający na badaniu procesów biologicznych w warunkach sztucznych, poza organizmem
(łac. – na żywym); badanie czynności żywego organizmu i zachodzących w nim procesów prowadzone bezpośrednio na organizmie
interdyscyplinarna nauka stanowiąca połączenie nauk medycznych, technicznych i biologicznych; skupia się m.in. na takich zagadnieniach jak telemedycyna, diagnostyka obrazowa, doskonalenie sprzętu medycznego, konstrukcja sztucznych narządów i optyka biomedyczna
komórki mające zdolność do nieograniczonej liczby podziałów oraz przekształcania się w komórki innego typu
powrót wyspecjalizowanych morfologicznie i funkcjonalnie komórek do stanu niezróżnicowanego
zdolność do przekształcania się w każdy typ komórek dorosłego organizmu, z wyjątkiem komórek łożyska
stan polegający na zaczopowaniu naczynia żylnego przez zakrzep powstały w wyniku zaburzeń krzepnięcia i zlepiania się ze sobą płytek krwi