Prin crearea de celule asemănătoare cu celulele hepatice oamenii de ştiinţă pot efectua studii care să determine motivele din cauza cărora organismul uman răspunde diferit la aceeaşi boală, hepatita. Detalii pe această temă, în cele ce urmează.
Hepatita C, o boală infecţioasă care poate provoca inflamaţie şi insuficienţă hepatică, are efecte diferite la diferite persoane. Dar nimeni nu ştie cu certitudine de ce unele persoane sunt foarte sensibile la infecţie, în timp ce altele sunt rezistente la ea.
Oamenii de ştiinţă sunt de părere că studierea celulelor hepatice provenite de la diferite persoane în laborator ar putea conduce la determinarea modului în care distincţiile genetice produc aceste răspunsuri diferite. Cu toate acestea, celulele hepatice sunt dificil de obţinut şi extrem de dificil de cultivat în condiţii de laborator, deoarece ele tind să-şi piardă structura şi funcţia normale atunci când sunt îndepărtate din organism.
În prezent, cercetătorii de la MIT, Rockefeller University şi Medical College of Wisconsin au prezentat o modalitate de a produce celule hepatice din celule stem pluripotente induse (CSPi) care sunt fabricate din ţesuturi ale corpului, mai degrabă decât din embrioni. Celulele hepatice pot apoi fi infectate cu virusul hepatitei C. Aceste celule ar putea permite oamenilor de ştiinţă să descopere ce anume cauzează un răspuns diferit al oamenilor la infecţie.
Este pentru prima dată când oamenii de ştiinţă au reuşit să genereze o infecţie la nivelul unor celule derivate din CSP, o performanţă pe care mai multe echipe de cercetători au încercat să o atingă. Noua tehnică, publicată în ediţia din prima săptămână a lunii februarie a Proceedings of the National Academy of Sciences ar putea, de asemenea, să permită punerea în practică în cele din urmă a aşa-numitei "medicine personalizate": Medicii ar putea testa eficienţa medicamentelor pe diferite ţesuturi provenite de la pacienţii aflaţi sub tratament şi astfel ar putea personaliza terapia pentru pacientul în cauză.
Noul studiu este realizat în colaborare de către Sangeeta Bhatia, care deţine titlul de John and Dorothy Wilson Professor la Health Sciences and Technology and Electrical Engineering and Computer Science în cadrul MIT, Charles Rice, profesor de virusologie la Rockefeller şi Stephen Duncan, profesor de resurse umane şi genetică moleculară la Colegiul Medical din Wisconsin.
De la celule stem la celule hepatice
Anul trecut, Bhatia şi Rice au relatat faptul că ar putea determina dezvoltarea celulelor hepatice în afara corpului prin cultivarea lor pe plăci speciale microstructurate care dirijează formarea acestora. Aceste celule hepatice pot fi infectate cu virusul hepatitei C, dar ele nu pot fi folosite pentru a studia în mod anticipativ rolul variaţiei genetice în cadrul răspunsurilor virale, deoarece acestea provin de la organele care au fost donate pentru transplant şi reprezintă doar o populaţie mică.
Pentru a crea celule cu o variabilitate genetică mai mare, Bhatia şi Rice au decis să colaboreze cu Duncan, care a demonstrat că ar putea transforma celulele stem pluripotente induse în celule hepatice.
Astfel de celule stem pluripotente induse sunt derivate din celulele tipice ale corpului, adesea din celulele ţesutului cutanat. Prin activarea anumitor gene în aceste celule, oamenii de ştiinţă pot determina „revenirea” lor în stadiul iniţial care este identic cu celulele stem embrionare, care se pot diferenţia în orice tip de celulă. Odată ce celulele devin pluripotente, ele pot fi direcţionate pentru a deveni celule hepatice prin activarea genelor care controlează dezvoltarea ficatului.
În lucrarea menţionată, doctorandul Robert Schwartz de la MIT şi absolventul Kartik Trehan au luat aceste celule hepatice şi le-au infectat cu virusul hepatitei C. Pentru a confirma că infecţia a avut loc, cercetătorii au programat virusurile să secrete o proteină fosforescentă de fiecare dată când parcurgeau ciclul lor de viaţă.
"Aceasta este o lucrare foarte valoroasă, deoarece nu a fost niciodată dovedit faptul că infectarea virală este posibilă" în cazul celulelor derivate din celulele stem pluripotente induse, spune Karl-Dimiter Bissig, profesor asistent de biologie moleculară şi celulară la Colegiul de Medicină Baylor. Bissig, care nu a fost implicat în acest studiu, adaugă faptul că următorul pas este demonstrarea faptului că celulele se pot infecta cu tulpini de virus hepatic C, altele decât cele utilizate în acest studiu, şi anume o tulpină rară care se găseşte în Japonia. Echipa lui Bhatia îşi îndreaptă în prezent atenţia asupra atingerii acestui ţel.
Diferenţe genetice
Scopul final al cercetătorilor este de a preleva celule de la pacienţi care au prezentat reacţii neobişnuite la infecţia cu virusul hepatitei C, pentru a transforma aceste celule în celule hepatice şi pentru a studia genetica lor cu scopul de a determina de ce aceste celule au răspuns în modul în care au făcut-o. "Virusul hepatic C cauzează o infecţie neobişnuit de puternică la unele persoane, în timp ce la alte persoane infecţia cu virus hepatic C se opreşte în evoluţie. Nu se ştie încă de ce există aceste diferenţe", spune Bhatia.
O explicaţie posibilă ar putea fi dată de diferenţele genetice în expresia moleculelor sistemului imunitar, cum ar fi interleukina 28, o proteină care s-a demonstrat că joacă un rol important în răspunsul la infecţia cu virusul hepatic. Alţi factori posibili includ expresia la nivel celular a unor proteine de suprafaţă care permit virusului să pătrundă în celule, cât şi susceptibilitatea celulelor la a le fi preluate elementele implicate în mecanismul de replicare, dar şi alte structuri celulare, de către viruşi.
Celulele hepatice produse în acest studiu sunt comparabile cu celule hepatice din “faza fetală tardivă" (trimestrul III de sarcină - n.tr.), susţine Bhatia. Cercetătorii lucrează actualmente la generarea unor celule hepatice chiar mai mature.
Ca şi obiectiv pe termen lung, cercetătorii vizează obţinerea unor tratamente personalizate pentru pacienţii cu hepatită. Bhatia este de părere că sunt realiste scenarii care să cuprindă prelevarea de celule de la un pacient, crearea unor celulele stem pluripotente induse, reprogramarea lor în celulele hepatice şi infectarea lor cu aceeaşi tulpină a hepatitei pe o are pacientul. Medicii ar putea testa apoi medicamente diferite la nivelul celulelor pentru a vedea care sunt cele mai în măsură să înlăture infecţia.
Traducere după Stem cells could drive hepatitis research forward, publicat de web.mit.edu.
Traducător: Ecaterina Pavel
