Visszafordítható lehet a fejlődés?

– Ön szerint mikorra válik valósággá a központi idegrendszeri betegségek őssejtterápiája?

– Úgy gondolom, ötven év múlva nagyon sok területen klinikai rutinná válik. A csontvelő-transzplantáció, ami szintén őssejtterápia, már ma is az. A legelső áttörés a neurológiában valószínűleg az oligodendroglia-pótlás lesz: a gerincvelő-sérülések és a szklerózis multiplex kezelése. Ugyanis az őssejtek gliává akármikor át tudnak alakulni, idegsejtek viszont csak akkor jönnének létre a mesterségesen bejuttatott idegi őssejtekből – ezt már Donald Hebb, múlt században élt neuropszichológus megállapította –, ha valahogy aktiválni tudnánk őket. Csak ekkor lennének képesek beépülni az idegsejthálózatba, de egyelőre elképzelésünk sincs arról, hogyan lehetne ezt elérni.
Másrészt a klinikumban nem használhatunk olyan sejteket, amelyek teljesen bizonytalan eredetű állati vagy emberi fehérjékkel nőttek együtt. Márpedig jelenleg a sejteket többnyire szérumban tenyésztik, és a fél világ – részben a mi kutatócsoportunk is – azzal foglalkozik, hogy kidolgozza azokat az eljárásokat, amelyek révén a sejtek szintetikus, xenogénmentes környezetben is fennmaradnak és differenciálódnak. Nagyon büszkék vagyunk az adhéziós módszerünkre, amellyel ez elérhető, és így végre azt is megnézhetjük, hogy egy-egy konkrét hozzáadott anyag hogyan hat a tenyészetre.

– Miért olyan fontos a sejtek adhéziója?

– A szöveti sejtek szuszpenzióban életképtelenek, ha nem tudnak letapadni, meghalnak. Erre utal ennek a programozott sejthalál-fajtának a neve is: a görög anoikisz szó hontalanságot jelent. A szöveti sejtek nem gömbölyűek, hanem mindenféle fantasztikus alakot vesznek fel – a sejt így próbálja növelni a felületét. Az anyagcseréhez ugyanis hatalmas membránfelületek kellenek, a gömbnek pedig kicsi a felülete. Ezért az összes szöveti sejtet, kivéve a vérsejteket, adherens tenyészetben kell növeszteni. A rákos sejtek kiválóan nőnek nem adherens tenyészetben is, ám a szervezetünkben még a fehérvérsejtek is kimásznak az erekből nyolc óránként, nem tudnak csak lebegve életben maradni.
Visszatérve az említett módszerre: az ELTE peptidkémiai kutatócsoportjával közösen előállítottunk egy nagyon adszorbens molekulát, ami egy hosszú polipeptid-váz merev karocskákkal, amelyek mint a kefe szálai, eltartják a végükre helyezett, az extracelluláris mátrix molekuláit utánzó ligandumokat. A különböző típusú sejtek különböző ligandumokkal létesítenek kapcsolatot – mi az integrinreceptorra specifikus ligandot találtuk hasznosnak, mert ehhez az idegi őssejtek imádnak kitapadni.

– Ön Schlett Katalinnal közösen létrehozott egy egyetlen sejtből származó, és ezért feno- és genotípusát tekintve homogén sejtvonalat. Milyen kérdésekre keresik a választ az egérembrió elülső agyhólyagjából származó, immortalizált klónozott sejtek segítségével?

– A csoportunk azt kutatja, hogyan alakul ki az a sejtféleség, azaz fenotípus, amit úgy hívunk, hogy idegsejt, azaz melyek azok a sejtbiológiai lépések, génexpressziós aktivációk, illetve génelhallgatások, amelyek az embrionális őssejtből, idegi őssejtből elvezetnek a neuronig.
Az idegsejt nem osztódik – ez a dogma továbbra is igaz –, viszont keletkeznek új neuronok az őssejtekből, amelyekből nagyon sokféle van. Egy korai fajta az embrióban a velőlemezt alkotó hengerhám (neuroektoderma), amiből aztán az egész központi idegszövet létrejön. Ez is idegi őssejt, de nem összetévesztendő azokkal, amelyek egy olyan embrióban vannak, amelyben a velőlemez már velőcsővé záródott, vagy amelyben már kialakultak az agyhólyagok. Ezek az embrionális idegi őssejtek már egészen más fejlődési stádiumot képviselnek, és ezektől is teljesen különböző a felnőtt idegi őssejt.
Szörnyű hallani az olyan horrortörténeteket, amikor egy vállalkozó azzal áll elő, hogy ötmillió forintért idegi őssejteket ültet be – a hozzáértő ilyenkor megkérdezi: és tessék mondani, milyeneket, melyik fejlődési stádiumban lévőket? A nyílt hozzáférésű PlosMedicine, amely több mint 13-as impakt faktorával ma a világ egyik legjobb újságja, 2009 februárjában közölt egy esetet: a szerencsétlen kisfiút minden orvosi tiltakozás ellenére elvitték Moszkvába „őssejtterápiára”, majd amikor multifokális agytumora lett, génazonosítással kiderült, hogy egyik tumoros sejt sem az övé volt, hanem a beadott sokféle típusú – ráadásul nem is egyetlen magzatból származó – őssejtekből keletkeztek.

– Hogyan szabályozódik a génexpresszió a neuronok fejlődése során?

– Az idegsejt már a fejlődés kezdetétől tudja, hogy belőle agyi idegsejt lesz, vagy a gerincvelőben szakrális vidéki idegsejt, illetve hogy ventrális motoneuron válik-e belőle vagy dorzális szenzoros neuron. Vagyis a korai fejlődésben a központi idegrendszert anterior–poszterior és ventrális–dorzális szegmentáció egyaránt jellemzi, így minden egyes sejt pozíciója leírható ezzel a két koordinátával. A génexpresszió pedig a térbeli elhelyezkedéstől függ: az embrióban, az elején és a végén, ahol érintkezik az anyai szövettel, transzkripciós faktorok termelődnek, és bediffundálnak az embriótestbe, a sejtek magjába, ott pedig a DNS-hez kötődve kontrollálják az információ-átírást. Koncentráció-grádiensük a termelődés helyétől való távolságtól függ, és ez szabja meg, hogy milyen gének expresszálódnak az adott helyen, így milyen méretű, milyen neurotranszmitter-fenotípusú lesz az adott neuron. A ventrális–dorzális szegmentációt az embrió testén végighúzódó mezodermális chorda dorsalis indukálja.
Az embrió nagyon gyorsan fejlődik, a génexpressziós mintázat napról napra változik. Ha azt akarjuk megtudni, hogy egy sejtben milyen gének aktívak egy adott pillanatban – az egyes átalakulási lépésekben –, akkor azt kell megnézni, hogy milyen mRNS-ek vannak benne. Mivel az RNS nagyon bomlékony, az mRNS-eket reverz transzkriptáz segítségével átírjuk DNS-sé, ez a cDNS (copy/másolat). Majd megnézzük, hogy egy-egy konkrét neurotranszmitter-fenotípust meghatározó génnek megfelelő cDNS is ott van-e. Ez úgy derül ki, hogy polimeráz láncreakció segítségével csak az a DNS amplifikálódik, amelyiknek a komplementer párját hozzáadtuk – ez a reverz transzkripciós polimeráz lánc(chain)-reakció, azaz RT-PCR módszer lényege.

– A Petri-csészében növesztett idegi őssejtekhez transzkripciós faktorokat adnak, és így bírják rá őket a további fejlődésre?

– A transzkripciós faktorokból nagyon kevés van, lassan fedezi fel őket a tudomány. Ezeket ma még nem tudjuk bejuttatni a Petri-csészébe, de a szintén diffúzióval terjedő morfogén molekulákat igen. Ezek sejtek között terjedő hírvivő molekulák, amelyek a transzkripciós faktorokhoz hasonlóan koncentrációjukkal határozzák meg a génexpressziót. Többet ismerünk belőlük, ilyen például a sonic hedgehog, a bmp (bone morphogenetic peptid), a fibroblaszt- és az epidermális növekedési faktor. Az A-vitamin-származék retinsav is alkalmas őssejtindukcióra, azaz az őssejtet nemcsak növekedésre és osztódásra serkenti, hanem idegsejtté alakítja. Ezekkel az eszközökkel a kezünkben megnézhetjük, hogy ha az általunk klónozott teljesen azonos feno- és genotípusú sejteknek más-más körülményeket biztosítunk, azok milyen típusú neuronokká alakulnak.

– A gyermek- és a fejlődésneurológiai társasággal közösen a KOKI kezdeményezte a féllegális őssejtterápián átesett hazai betegek állapotának követését. Vannak már adatok?

– Még csak ott tartunk, hogy beadtunk egy pályázatot, mivel egyre-másra jönnek a hírek tumorokról, halálesetekről. Az őssejtbeültetés 6-7 éve indult, tömegessé 2-3 éve vált. Ezrek mennek Magyarországról Kínába, Németországba, külön dílerük van az ukránoknak; egy egész üzletág szakosodott arra, hogy milliókért utaztatnak végső kétségbeesésben lévő embereket, akiknek, mivel a tumor kifejlődéséhez idő kell, ma még nem tudjuk, hány százalékuk lesz rákos. Lehet persze, hogy időnként jól sül el a dolog, legtöbbször azonban jó esetben a beültetés után az őssejtek teljesen eltűnnek a szervezetből, vagy hegszövetet képeznek, így a gerincvelősérült nem fog meggyógyulni, bár változást sem fog érzékelni. El tudom képzelni, hogy a szklerózis multiplex kezelésében előfordult már siker, de ezeknek a beültetéseknek gyakorlatilag nincs dokumentációjuk, semmit nem tudunk, még azt sem, hogy mit és mennyit adnak be.
Azért is el akarjuk végezni a nyomon követést, mert a magyar orvostársadalom roppant tájékozatlan ezen a téren. Sok körzeti orvos feleli kétségbeesett betege kérdésére azt, hogy menjen, próbálja ki az őssejtterápiát, hátha használ. A felmérés eredményeképpen majd objektíven bemutathatjuk, kifejezetten az orvosoknak, hogy az adott kórképben milyenek voltak a neurológiai paraméterek a beültetés előtt, és milyenek utána.

– Mi az a kérdés, ami a legjobban izgatja az őssejtekkel kapcsolatosan, aminek a megválaszolása nagy előrelépést jelentene a területen?

– Jó lenne tudni, hogy hol vannak az irreverzibilis lépések az idegsejtfejlődésben, az általunk vizsgált, egymásra épülő folyamatokban.

– Az indukált pluripotens sejtek létrehozása nem azt jelenti, hogy a fejlődés reverzibilis? Tavaly már emberi bőrsejteket is visszaprogramoztak őssejtekké, és az eljárás kifejlesztői, John Gurdon és Shinia Jamanaka megkapták a Nobel-díj „előszobájaként” számon tartott Lasker-díjat.

– Az indukált pluripotens sejtek (iPS) esetén is kérdéses a reverzibilitás; a visszaprogramozás azt jelenti, hogy overexpresszáltatnak bizonyos őssejt-géneket. Ezek transzkripciós faktorokat gyártanak, amelyek egyébként csak a differenciálatlan őssejtekben aktívak. Most folynak a vizsgálatok, hogy mit lehet és mit nem lehet differenciáltatni ezekből az iPS-ekből. Igaz, hogy ilyen sejtekből már létrehoztak állatot is, tehát úgy nézhet ki, mintha a visszaprogramozás teljes volna. Azonban mégis vannak irreverzibilis lépések, hiszen az állat roppant hamar megöregedett, meghalt.