Két olyan dolgot tud egy őssejt, ami megkülönbözteti a felnőtt emberi szervezet funkcióképes sejtjeitől, sőt még a daganatos sejtektől is. Egyrészt biológiai értelemben "halhatatlan", mint sok tumoros elváltozáson keresztülment sejt, azaz korlátlan önmegújító képességgel rendelkezik, tetszőleges számú osztódás révén képes magával azonos utódsejteket létrehozni. Ilyen mutatványra egy kialakult, felnőtt, funkciót ellátó sejt nem képes. Másrészt viszont, és ez jogosít a nagy reményekre, mivel ezt nem tudják a daganatos és a kialakult sejtek, megfelelő körülmények között érett utódsejtek létrehozására is képes.
Az őssejtek osztódások során keletkezett utódsejtjeiből alakulnak ki a felnőtt szervezet adott feladatra specializált sejtjei.
Az őssejtek esetében a felosztás alapja a bennük rejlő fejlődési potenciál és a szöveti eredet. Az előbbiek szerint megkülönböztetünk
toti-, multi- és unipotens
sejteket, az utóbbiak szerint emb-rionális és felnőtt szöveti őssejteket. A két tulajdonság összefügg, minél fiatalabb, azaz minél korábbi fejlődési stádiumban levő élőlényből származik a sejt, annál több mindenné képes válni. Ez érthető, ha arra gondolunk, hogy fiatalabb korban még sokkal több életpályát befuthatunk, mint öreg, tapasztalt, őszülő halántékú rókaként.
Az embrionális eredetű őssejtek totipotensek, azaz, és most ne rémüljünk meg, hólyagcsíra (blasztociszta) állapotú embrióba ültetve a szervezet minden sejtféleségét képesek létrehozni. A hólyagcsíra nem valami Jabba típusú képződmény, hanem 30-150 sejtből álló preembrió. Egy felnőtt emberi szervezetben több mint 200-féle sejttípus található, és ha egy sejt fejlődésbiológiai okokból, alkalmas faktorok jelenlétében képes akármelyik felnőtt sejtté alakulni, akkor ez egy olyan brutális képesség, amelyet érdemes gyógyításra felhasználni.
Az őssejtek többsége azonban felnőtt szöveti őssejtnek számít, és ezek sejtképzési lehetőségei a forrásszövettől függően változóak lehetnek. Ezeket a sejteket úgy kell elképzelnünk, mint amik a kialakult, funkcióvégző sejtek irdatlan tömegében rejtőznek ugrásra készen. Multipotens, azaz többféle sejtvonal kialakítására képes, felnőttkori őssejtek találhatók többek között a csontvelőben, szaruhártyában, retinában, májban, bőrben, vázizomban, bélrendszerben, hasnyálmirigyben és a központi idegrendszerben is. Ez utóbbi felfedezés egy dogma ledőlését jelentette, mely szerint a nagy energiaigényű, nem osztódó szöveteknek (agy, szívizom) már nincs saját regenerációs képességük.
A legismertebb felnőtt szöveti őssejtek a csontvelőben találhatók és multipotensek; nemcsak a vér alakos elemeivé, hanem más szövettípussá is át tudnak alakulni, például idegszöveti vagy porcsejtekké. Külön kategóriát képeznek a sejthierarchiában a köldökzsinórvér sejtjei, ezeket is multipotensnek tartjuk, míg a részlegesen specializálódott szöveti sejtek unipotensek, azaz csupán egyfajta, differenciálódott típus létrehozására képesek.
Az őssejtek két tulajdonsága, a halhatatlanság és a multipotencia kihasználása köré épül az ún.
regenerációs orvostudomány,
melynek célja nem a betegségek megelőzése, még csak nem is a károsodás mértékének csökkentése, hanem a kialakult kóros állapot regeneráció révén történő kiküszöbölése. Az elgondolás az, és ezt egyre több kísérleti eredmény és klinikai tapasztalat is alátámasztja, hogy embrionális vagy felnőtt szöveti őssejtek segítségével regenerálják a beteg vagy károsodott szövetet, szervet. Ez a célszövettől vagy -szervtől függően in vitro, laboratóriumi szövetépítést vagy in vivo, közvetlenül a szervezetbe való sejt-beültetést, vagy a két módszer kombinációját jelenti. A bevett, gyógyszeres terápiát alkalmazó, hagyományos szemléletű orvosláshoz képest a regenerációs orvostudomány mögötti megváltozott szemlélet azt jelenti, hogy fejlődésbiológiai eredményekre támaszkodva a szervezet saját regenerációs potenciálját próbálja meg működésbe hozni, felerősíteni vagy akár helyettesíteni.
A regeneráció fogalma sokféle szinten értelmezhető - mást és mást jelent egy adott molekuláris jelátviteli út, egy sejtmembrán, a citoplazma, a szövet vagy éppen egy szerv regenerációja, az élettani funkció megőrzése, helyreállítása. Az őssejtek sejtképzési lehetőségeit központba helyező, jelenlegi regenerációs orvostudomány alapvetően a szövet és szervregeneráció terápiás lehetőségeit alkalmazza, illetve tervezi a jövőben bevezetni. A szemléletváltás a klinikum elméleti alapjául szolgáló tudományos gondolkodásban is tetten érhető: míg a klasszikus orvostudomány a betegség patomechanizmusára, a sejthalál elkerülésére, illetve a szöveti védelem kialakítására fokuszál, addig a regenerációs kutatást nem érdekli, milyen módon alakult ki a sérülés. Célja a szervek és szövetek természettől adott regenerációs képességének megértése és ezáltal a kiesett funkció mielőbbi pótlása, újbóli felépítése.
A jövendő
terápiás célpontok
köre a képzelet némi nekilódulásával igen széles lehet. Elképzelhető, hogy a biotechnológia fejlődésével ezek a módszerek mindennapossá válnak elsősorban a krónikus és a degeneratív betegségek esetében, de felhasználhatók lehetnek akár traumás károsodásnál is. A módszer határai is láthatóak, nem valószínű, hogy többszörös áttételű daganatos megbetegedés, Alzheimer-kór vagy AIDS esetében őssejtterápiával lehetne áttörést elérni, mivel ezeknél a betegségeknél túl nagy területek funkcióját kellene helyreállítani vagy pótolni, és nem egy jól lokalizálható problémát orvosolni.
Az őssejtkutatástól és -terápiától persze nem érdemes csodákat várni néhány éven belül. A túlzott remények nem is tűnnek egészen megalapozottaknak, hiszen a jelenlegi intenzív kutatás mindössze nyolc éve tart, az első sejtkultúrában fenntartható humán embrionális őssejtvonalról 1998-ban számoltak be amerikai kutatók. Ugyanakkor van egy régebbi sikertörténet is: az első eredményes csontvelői őssejt-transzplantációt 1979-ben végezték leukémiás betegen. Az azóta eltelt évtizedekben a vérképző rendszer betegségeinek gyógyításában az őssejtátültetés klinikai rutineljárássá vált, de ezek az eredmények csak igen nehézkesen alkalmazhatók másutt.
Milyen terápiás célpontok képzelhetők el, és melyek azok a területek, amelyek eséllyel kerülhetnek be a közeljövőben a klinikai gyakorlatba? A csontvelő vérképző őssejtjeit nemcsak másik ember csontvelőjéből, hanem a köldökzsinór vérében található kisszámú őssejtből is lehet pótolni. Az utóbbi sejttípus az elmúlt években komoly médiaszereplővé vált, mert későbbi terápia reményében, technikai és etikai problémákat elkerülve, el lehet tenni az újszülöttek köldökzsinórvéréből származó sejteket. A kinyerés egyszeri és megismételhetetlen alkalom, ám a köldökzsinórvérben csak igen kevés valódi multipotens őssejt található, és ez jelenleg csak 40 kg alatti gyermekek esetében szolgáltat elegendő mennyiséget a sikeres transzplantációhoz. A sejteket hosszú távon életképes állapotban tartani drága, az alkalmas célpontbetegségek ritkák, a gyűjtés ezért nem bevett gyakorlat, így szükségessége nem egyértelmű.
Az izmok, csontok, ízületi porcfelszínek, vagyis a mozgatórendszer elemei kiváló jelöltek az őssejtterápia alkalmazására. E szövetek többsége jól regenerálódik természetes állapotában is, könnyen hozzáférhető, szerkezete és szerepe jól ismert. Ízületi porcfelszínek pótlását őssejtekkel már a klinikai gyakorlatban is alkalmazták, az átépülés után funkcionálisan ép, terhelhető porcfelszín alakul ki. Izomszövet esetében a beépült sejtek túlélési rátája jelentős, ez annak is köszönhető, hogy az izomszövet nem egyes sejtekből áll, hanem izomrostok fuzionált sejthalmazaiból. A központi idegrendszer több száz milliárd idegsejtet tartalmazó területén olyan kórállapotban van remény a gyógyulásra, amikor egy jól behatárolt sejtcsoport pótlása elegendő a tünetek mérsékléséhez, és a sejtek működéséhez nincs szükség kiterjedt specifikus kapcsolatrendszerre, mert túl sok szinaptikus kapcsolatot helyreállítani egyelőre túlzott célkitűzés volna.
Az első agyi őssejtes humán terápiás kísérleteket Parkinson-kóros betegeken végezték mintegy négy éve. Az abortumokból származó dopamintermelő sejtek beültetésének eredménye felemás volt: 60 év alatti betegeknél enyhe javulást lehetett kimutatni, míg az idősebb páciensek állapotában nem volt változás. A sok bírálat hatására a kísérleteket azóta nem ismételték meg. A fő tapasztalat az, hogy az állatkísérletekkel nem eléggé megalapozott klinikai próbák nem túl sikeresek. Eredményre az vezethet, ha valahogyan sokszorosára tudják növelni a beépült sejtek túlélési rátáját, és ez minden típusú őssejtes beavatkozásra érvényes. Szívizom pótlásával is sokszor próbálkoztak már, változó eredménnyel, mostanában már Debrecenben és Budapesten, az Országos Kardiológiai Intézetben is csináltak ilyen műtétet. E beavatkozások során általában csontvelő eredetű őssejteket alkalmaznak, de ezeknek megint csak kis százaléka épül be a szívizomba, és erősen vitatott, hogy képesek e szívizomsejtté alakulni. Az alapkérdések eldöntéséig a terápiás hatékonyság vigasztalanul válasz nélkül marad.
A közvetlenül a szervezetbe való sejtbeültetésen túl a másik, egyelőre még futurisztikusabb terápiás elképzelés az ún. szövetépítés (tissue engineering). Az alapgondolat az, hogy kultúrában, bioreaktorokban, a szervezeten kívül építik, növelik fel a háromdimenziós szövet- és szervstruktúrákat, és a beültetés után visszamarad a funkcionális szövet vagy szerv.
Ez a metodika csak jól körül-határolt és viszonylag egyszerűbb szerkezetű szervek esetében ígé-retes - szív, máj, vese, perifériás idegek -, de nem igazán tűnik alkalmazhatónak például az extrabonyolult felépítésű központi idegrendszerben. A szövetépítés telivér interdiszciplináris kutatást és fejlesztést követel meg, az orvosokon és biológusokon kívül elengedhetetlen és ugyanolyan fontos a mérnökök, fizikusok, informatikusok munkája is. Jelenleg néhány köbmilliméteres, funkcionális szövetdarabkák konstruálásánál tartanak, ám innen meszsze még a több köbdeciméteres, sokféle sejttípusból és szövetből álló szervek létrehozása. A realizációhoz és az üzleti sikerhez a legközelebb valószínűleg a bőrszövettel foglal-kozó szövetépítő mérnökök és biotechnológiai cégek állnak.
Õssejtek itthon
Magyarországon az őssejtkutatás a kezdeti stádiumban van. Ez nem meglepő, figyelembe véve a k + f-szféra hazai állapotát, a terület sikeres műveléséhez szükséges költséges technológiát, no meg azt, hogy világviszonylatban is fiatal tudományról van szó. Ugyanakkor a meglévő néhány labor közötti együttműködés kialakításával (melyre van már egy-két példa), munkamegosztással és a külföldi kapcsolatok fejlesztésével ez az eredendő lemaradás nagymértékben csökkenthető lenne. Utánpótlás van: a biológus-, medikus-, biomérnök-hallgatók szívesen választanak szakdolgozati témának őssejtekkel kapcsolatos kérdéseket.
Az itthoni laborok által vizsgált témák a teoretikus input kérdések vizsgálatától a klinikai output kérdések kutatásáig terjednek, de nem foglalkoznak például humán embrionális őssejtekkel, és nincsenek szövetépítő kezdeményezések sem, nyilvánvalóan financiális okokból.
Mely kutatócsoportok a hazai őssejtkutatás főbb szereplői? A teljesség igénye nélkül érdemes megemlíteni az alapkutatás és in vitro sejttenyésztés kapcsán Sarkadi Balázs és Uher Ferenc kutatócsoportját az Országos Gyógyintézeti Központban, ahol egér eredetű vérképző szervi és ún. mezenhimális sejtvonalakkal foglalkoznak, a Madarász Emília vezette Idegi Sejtbiológia Laboratóriumot a Kísérleti Orvostudományi Kutató Intézetben, ahol egér eredetű idegi őssejtek tenyésztésével fejlődésbiológiai kérdéseket vizsgálnak, és az egér eredetű embrionális sejtvonalakra fokuszáló, Gócza Elen vezette labort a Gödöllői Mezőgazdasági Biotechnológiai Kutatóközpontban. Klinikumközelibb vizsgálatok folynak például Szegeden, a bőrgyógyászati klinikán Bata Zsuzsanna vezetésével és Budapesten a Semmelweis Egyetem Humán Élettani Intézetben Lacza Zsombor csoportjában, ahol egér és patkány állatmodelleken végeznek sejtbeültetéseket agy-, vázizom- és fogszövetbe. Külföldön a legtöbb eredményt felmutató magyar őssejtkutató Mezey Éva, aki a világhírű Amerikai Egészségügyi Intézetben (NIH) vezet kutatócsoportot.
