Renovací kmenových buněk se podařilo posílit ochablé svaly  
aneb jak z dědků dělat „lamželeza“

 
Ve Stanfordu, na půli cesty mezi San Franciskem a San Jose, se kmenovými buňkami zabývají již dlouho. Na University School of Medicine, v laboratoři doktorky Helen Blau se zajímali o to, proč se při normálním stárnutí svalů zhoršuje jejich schopnost znovu nabýt původní sílu. A hlavně jak to, že když se po zranění starý sval opraví zcela novými buňkami, už to s jeho výkonem stejně není jako dříve.


Delší dobu je už známo, na běžné garanční opravy a pro případ zranění, máme v tkáních zásobu buněk, kterým se říká kmenové. Mají za úkol nedělat nic. To dělají ale jen do chvíle, než se nějaké specializované buňce udělá nevolno. Pak se v rychlokurzu musí kmenová buňka naučit všechno, co zvládala její zkušená kolegyně, než z nějakého důvodu vypadla. Při mimořádkách, kdy je najednou potřeba náhradnic více, musí se kmenové buňky bezodkladně rozrodit a do učení na patřičnou profesi dát všechny své ratolesti. K takovým situacím dochází například při obnově svalu, když si ho nešťastnou náhodou, nebo sportem zhuntujeme. Problém je v tom, že čím jsme starší, tím jsou i ty naše kmenové buňky, co původně měly být stále mladé, nějak línější. Blau a jejím spolupracovníkům se  podařil husarský kousek, který popsali v právě vydaném čísle časopisu Nature Medicine.  Omladili a zregenerovali starý sval tak, že pracuje, slovy básníka, jedna báseň.


 

Zvětšit obrázek
Helen Blau, profesorka mikrobiologie a imunologie, ředitelka Stanford Baxter laboratoře pro biologii kmenových buněk, vedoucí kolektivu, kterému nyní vyšel o posilování svalů pomocí kmenových buněk článek v Nature Medicine. (Kredit: Stanford Univ.)

Složité to není, jen nejdříve museli zjistit, jak na to. Začali u myší izolovali kmenové buňky z mladých a starých zvířat a zjišťovali, čím se liší. Přišli na to, že dvě třetiny buněk od starých dárců, se ukázaly být nefunkční.  Zkusili je přimět k rozumu přenesením do svalů myších puberťáků. S leností starých mazáckých buněk to ani nehnulo. Nabyli dojmu, že tento způsob renovace nejspíš nebude tím nejvhodnějším.  
Průkopnictví slepých cest se ale nakonec ukázalo být přece jen k něčemu dobré. Tím, že pracovali jak s buňkami myší mladých, tak i těch dvouletých (což odpovídá našim 80 letům) přišli na rozdíl v aktivitě enzymů. Hlavně v kaskádě enzymu  jménem  „p38 MAP kináza“. Jde o součást cesty, kterou musí kmenové buňky projít a co je postrkuje do specializovanějšího stádia jejich buněčné kariéry. Tedy v procesu, kdy z kmenových plodných „slečen“ se stávají zkušené odbornice v menopauze s titulem svalová specialistka.  A právě v tom se ukázal být zakopaný pes. Když připravovali kmenové buňky ze svalu myších stařečků a začali je kultivovat (buňky, pochopitelně. Stařečci jsou nekultivovatelní), získávali jen málo početné buněčné kolonie.  S malým počtem buněk nelze dělat zázraky a zchátralé svaly se vylepšit nedařilo. Když ale od myších dobrovolníků, takřka nad hrobem, do kultivovaných buněk přimíchali do živného média lektvar blokující enzymatickou  „p38 kinázovou kaskádu“ (jinak řečeno, zatrhli buňkám jejich choutky na specializaci) stařecké buňky se množily o sto šest. Vlastně v tom byli zakopaní psi dva. Ten druhý spočíval v úpravě lože. I na kvalitě ubytování totiž záležela ochota buněk se množit.

 

Dříve se buňky v kultuře pěstovaly ve skle na Petriho miskách. Teď už se chovají v plastových lahvičkách s uzávěrem. Lze v nich tak po jistou dobu lépe udržet patřičnou atmosféru a tudíž i potřebné pH kultivačního media. I při tomto typu ubytování jim nabízíme jen rovné tvrdé dno.  Primadonám, jakými kmenové buňky evidentně jsou, se pryčny nepozdávají a do množení se zrovna nehrnou. A když ano, tak ne na dlouho a jako by to chtěly mít rychle za sebou, přechází do menopauzy s kvalifikací svalová specialistka. Oblafnul je až hydrogel. Na jeho měkké matraci, opravuji – matrici, se to buňkám zamlouvá a snadno se dají přemluvit, aby daly hodně potomstva. Je to vlastně logické. Ve svalu v přirozeném stavu, se také buňky nemačkají na podlaze, ale v jakémsi lešení a hydrogel jim iluzi 3D prostoru imituje dostatečně. 

 

 

Zvětšit obrázek
Kmenové buňky jsou choulostivky. V hebkém hydrogelu si připadají, jako ve svalu, nezvrhávají se a i po namnoožení si všechny zachovávají vlastnosti kmenových buněk schopných zalátat poškozenou tkáň. (Kredit: BLAU LAB)

Stáří není o stochastice a házení mincí ano – ne. Je to kumulativní záležitost a dokonce i kmenové buňky ve svalu postupně ztrácejí svou neposkvrněnou kmenovou příslušnost. Zatím co se vědci na celém světě snaží o to, aby z již diferencovaných buněk pomocí chemie získali zpět ty správné všeho schopné kmenové, ve Stanfordu zvolili jiný přístup. Již někam „nakročené“ kmenové buňky se předělat zpátky nesnaží. Zajímají se jen o ty „extra panenské“, ochotné se množící. Protože jich ve starých svalech  mnoho není, prodloužili tomu málu, co se jim podařilo získat, jejich rozmnožovací choutky blokováním již zmíněného enzymu, využívaného buňkami k diferenciaci. Během sedmi dnů tak z původního počtu kmenových buněk získávají šedesátkrát tolik. S velkým počtem náhradníků se dá udělat více muziky i slušnější samo-obnova svalu. Dokonce vylepšit i to, co se ochablým kmenovým buňkám v přirozeném stavu nedaří.

 

Zbývalo prověřit, zda to funguje také v praxi. Svěřili to Scottu Delpovi. Vysloužil si přezdívku drsňák, nebylo mu zatěžko vymyslet a provádět test při němž myším stařenkám nejprve způsoboval zranění a pak jim do poničeného svalu aplikoval namnožené kmenové buňky získané od jiné stařenky. Za dva měsíce po transplantaci namnožených buněk se poničený sval zhojil a začal si plnit svou funkci. Svalům se vrátila ne ta "stařecká" síla, ale ta, kterou oplývaly za mlada. Měl vlastně štěstí, že týral myši.

 

I když hydrogel funguje na kultivaci kmenových buněk bezvadně, stanfordští již pracují na něčem podobném, ale z proteinů. To  aby šlo v praxi snáz regenerovat třeba totálně ustřelené a znovu přišité údy. Do velkých ran se vkládat hydrogel moc nedoporučuje a lešení z proteinů, které by bránilo kmenovým buňkám aby se nerozutekly, by se prý hodilo.  

 

V nejbližší době Blau hodlá vše zopakovat, tentokrát na lidech. Prý by nic nemělo bránit, aby se již odzkoušenou metodou průtokové cytometrie zadařilo vycucnout z pacientovy tkáně něco málo kmenových buněk a ty pak už mimo něj v hydrogelovém inkubátoru namnožit na regimenty jeho vlastní buněčné omladiny.  Pomnožené opravářské čety pak chtějí vědci směle poslat na místa ochablá.  A protože půjde o buňky vlastního těla, netřeba se prý obávat odhojovacích a jiných komplikací.
Jsme zvyklí vídat pacienty, jak po úrazech chodí z nemocnic o francouzských holích. Nejspíš už není daleko doba, kdy tomu bude naopak. Zatímco babky se prý začnou za své hůlky stydět a s choutkami na tancovačku se budou domů vracet bez nich, my dědkové, začneme na své maršálské hole být znovu pyšní a i s choutkami je budeme rádi brát s sebou domů. 

 

   Brian K. Kennedy, PhD, in conversation with Helen M. Blau, PhD,   Director, Baxter Laboratory for Stem Cell Biology

 

   
Literatura:
Rejuvenation of the muscle stem cell population restores strength to injured aged muscles, Nature Medicine, DOI: 10.1038/nm.3464

Autor: Josef Pazdera
Datum: 26.02.2014 05:47
Tisk článku

Hra svalů - Monyová Simona
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 169 Kč
cena: 150 Kč
Hra svalů
Monyová Simona
Související články:

Sportem ku kmenovým buňkám     Autor: Josef Pazdera (09.02.2012)



Diskuze:

Nemôžem si pomôcť, ale tá veta o udržaní pH

Rene Mikolas,2014-02-27 05:56:19

" Lze v nich tak po jistou dobu lépe udržet patřičnou atmosféru a tudíž i potřebné pH kultivačního media.", mi veľmi pripomína postup Haruko Obokata.

Odpovědět


Matyáš Patlevič,2014-02-27 09:04:43

A presto jde o presny opak. Obotaka tyrala bunky umelym snizovanim pH, v tomto pripade jde o udrzeni komfortniho vysokeho, respektive neutralniho pH. To se v oteavrene petrisce prirozene snizuje kvuli difuzi CO2 z atmosfery. (Vznika kyselina uhlicita).

Odpovědět

Petr Jíčínský,2014-02-26 21:42:24

Jestlipak tušíte, proč srdce po infarktu nebo srostlá dříve přetržená achylovka fungují hůře? Protože jizva. Kmenové buňky se můžou stavět na hlavu. Hojení ad integrum je totiž málo, drtivou převahu má hojení per defectum. Zeptejte se kmenových buněk proč.

Odpovědět


Tuším

Arnošt Malek,2014-02-27 15:53:50

A myslím si dokonce, že to klidně může být tím, že těch buněk v potřebnou dobu není na tom správném místě zrovna dostatek a nebo tam jen tak protékají, ale když se jim dá ten správný žebřík, a dodají se do správných míst "pod tlakem", že se ta jizva třeba nebude tvořit tak velká, jako teď. Myslíte, že by to mohlo tak být?

Odpovědět


Jan Valečka,2014-02-27 18:29:56

Tak by to určitě být mohlo. Jenže je tu ještě ta týdenní kultivace. Pro léčbu zranění vlastními buňkami by musely být připravené předem, což většinou nebude úplně ten případ. Nebo nějak týden udržet zranění ve stavu jako čerstvé.

Odpovědět


To: Arnošt, Jan

Petr Jíčínský,2014-02-28 22:23:38

To už je divoké nepřírodní inženýrství, protože byste musel na poškozené místo dopravit nejen signální látky, které zaručí akční kmenové buňky (a bez záruky nezvrhnutí), ale zároveň musíte i vypnout přirozenou ochranu množením vaziva. Evoluce měla dost času na to, aby vychytala krizové stavy. Druhů buněk je totiž v každé tkáni víc, než by bylo těmto vědcům milé.
Pane Valečka, ano, šlo by to, ale se spoustou komplikací, achilovku byste za týden na obou koncích znovu uřízl. Jenže co s tím budete týden dělat, a hlavně pacient a jeho tělo jako celek?

Odpovědět

Kdyby se ještě podařilo

Miroslav Stuchlík,2014-02-26 20:19:27

Kdyby se ještě podařilo do kmenových buněk vložit umělý chromozom nesoucí gen, který má pacient poškozený, tak máme léčbu řady nervosvalových chorob.

Odpovědět

Regulace a patenty

Jaroslav Záruba,2014-02-26 07:37:35

Státní regulace zajistí, aby trvalo hodně dlouho a bylo to hodně drahé, než se konečný produkt dostane ke spotřebiteli.

Odpovědět


Ne

Josef Šoltes,2014-02-26 11:44:40

Moc tomu nevěřím, že by státní regulace dokázala bránit něčemu tak jednoduchému a většinou populace chtěnému. Vezměte si, že by na tom někdo mohl postavit politickou kampaň... A navíc, separace kmenových buněk ozkoušenou formou již dnes není nic složitého, potřebujete k tomu přístroj, jehož prodej není regulován a jejich namnožení a přidání enzymu zvládne každý schopnější biolog s lepší laborkou. Takže bych to neviděl tak černě...

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni