ცხიმოვანი უჯრედები კიბოს წინააღმდეგ - მკურნალი.გე

ლიპოსაქცია და პლასტიკური ქირურგია იშვიათად თუ ასოცირდება კიბოს მკურნალობასთან, თუმცა სწორედ ეს პროცედურები გახდა შთაგონების წყარო კიბოსთან ბრძოლის ახალი, პოტენციურად რევოლუციური მიდგომისთვის, რომელიც სიმსივნის "გამოფიტვას" ინჟინერირებული ცხიმოვანი უჯრედების მეშვეობით ისახავს მიზნად.

კალიფორნიის უნივერსიტეტის (UCSF) მეცნიერებმა გენური რედაქტირების ტექნოლოგია CRISPR-ის გამოყენებით ჩვეულებრივი, ენერგიის დამგროვებელი თეთრი ცხიმოვანი უჯრედები ე.წ. "ბეჟ" (კრემისფერ) ცხიმოვან უჯრედებად გარდაქმნეს. ეს უკანასკნელნი კალორიების ინტენსიური წვით გამოირჩევიან სითბოს წარმოსაქმნელად. ლაბორატორიულ ექსპერიმენტებში, ამგვარად მოდიფიცირებულმა და შემდეგ იმპლანტირებულმა ცხიმოვანმა უჯრედებმა წარმატებით გაუწიეს კონკურენცია სიმსივნურ უჯრედებს საკვები რესურსებისთვის, რის შედეგადაც კიბოს ხუთი სხვადასხვა ტიპის დამარცხება შეძლეს. კვლევის შედეგები გამოქვეყნდა პრესტიჟულ სამეცნიერო ჟურნალში Nature Biotechnology.

"ჩვენ რუტინულად ვიღებთ ცხიმოვან უჯრედებს ლიპოსაქციის გზით და ვაბრუნებთ მათ ორგანიზმში პლასტიკური ქირურგიის მეშვეობით," - აცხადებს ნადავ აჰიტუვი, PhD, UCSF-ის ადამიანის გენეტიკის ინსტიტუტის დირექტორი და ბიოინჟინერიისა და თერაპიული მეცნიერებების დეპარტამენტის პროფესორი, კვლევის ხელმძღვანელი. "ამ ცხიმოვანი უჯრედების ლაბორატორიაში მანიპულირება და ორგანიზმში უსაფრთხოდ დაბრუნება ადვილია, რაც მათ მიმზიდველ პლატფორმად აქცევს უჯრედული თერაპიისთვის, მათ შორის კიბოს სამკურნალოდ."

ბეჟი ცხიმოვანი უჯრედები სიმსივნეს საკვებ ნივთიერებებს ართმევენ

პროფესორ აჰიტუვისა და მისი ყოფილი პოსტდოქტორანტის, ჰაი ნგუენის (PhD), იდეა ეფუძნებოდა ადრინდელ კვლევებს, რომლებიც აჩვენებდა, რომ სიცივის ზემოქმედებას თაგვებში სიმსივნის ზრდის შეფერხება შეეძლო. ერთ-ერთ გამორჩეულ ექსპერიმენტში, ამ მეთოდმა არა-ჰოჯკინის ლიმფომით დაავადებულ პაციენტსაც კი მოუტანა შვება. მეცნიერებმა დაასკვნეს, რომ კიბოს უჯრედები "შიმშილობდნენ", რადგან სიცივე ააქტიურებდა ყავისფერ ცხიმოვან უჯრედებს, რომლებიც საკვებ ნივთიერებებს სითბოს წარმოსაქმნელად იყენებენ.

თუმცა, სიცივით თერაპია არ არის პრაქტიკული გამოსავალი კიბოთი დაავადებული, ჯანმრთელობის მყიფე მდგომარეობაში მყოფი პაციენტებისთვის. ამიტომ, აჰიტუვმა და ნგუენმა ყურადღება ბეჟ ცხიმზე გადაიტანეს. მათი ვარაუდით, შესაძლებელი იყო ამ უჯრედების ისე "დაპროგრამება", რომ მათ სიცივის გარეშეც საკმარისი კალორიები დაეწვათ სიმსივნის ზრდისთვის აუცილებელი "საწვავის" წასართმევად.

ნგუენმა, რომელიც კვლევის პირველი ავტორია, CRISPR-ის მეშვეობით გაააქტიურა გენები, რომლებიც თეთრ ცხიმოვან უჯრედებში "მიძინებულია", მაგრამ აქტიურია ყავისფერ ცხიმში. მიზანი იმ გენების პოვნა იყო, რომლებიც თეთრ ცხიმოვან უჯრედებს ყველაზე "მომხმარებელ" ბეჟ ცხიმოვან უჯრედებად გარდაქმნიდა. ამ ძიებაში მთავარი როლი გენმა UCP1-მა შეასრულა.

შემდგომ, ნგუენმა UCP1-ის მაექსპრესირებელი ბეჟი ცხიმოვანი უჯრედები და კიბოს უჯრედები სპეციალურ, ე.წ. "ტრანს-ველ" პეტრის ფინჯანში მოათავსა. კიბოს უჯრედები ფსკერზე იყვნენ, ხოლო ცხიმოვანი უჯრედები – მათ ზემოთ, ცალკე განყოფილებებში, რაც უჯრედებს ერთმანეთისგან ფიზიკურად ჰყოფდა, მაგრამ აიძულებდა, საკვები ნივთიერებები გაეზიარებინათ.

შედეგები შოკისმომგვრელი აღმოჩნდა. "ჩვენს პირველივე ტრანს-ველ ექსპერიმენტში ძალიან ცოტა კიბოს უჯრედი გადარჩა. ვიფიქრეთ, რომ რაღაც შეგვეშალა – დარწმუნებულები ვიყავით, რომ ეს შეცდომა იყო," – იხსენებს აჰიტუვი. "ამიტომ, ექსპერიმენტი მრავალჯერ გავიმეორეთ და მუდმივად იგივე ეფექტს ვაწყდებოდით."

ბეჟმა ცხიმოვანმა უჯრედებმა ძუძუს კიბოს ორ სხვადასხვა ტიპს, ასევე მსხვილი ნაწლავის, პანკრეასის და პროსტატის კიბოს უჯრედებს აჯობეს.

ცხიმოვანი უჯრედებით თერაპიის ეფექტურობა ლაბორატორიაში მრავალი ტიპის კიბოს წინააღმდეგ

შემდეგ ეტაპზე, მეცნიერებმა ცხიმოვანი ორგანოიდები (ფინჯანში გაზრდილი უჯრედების შეკრული გროვები) გამოიყენეს, რათა შეემოწმებინათ, შეძლებდნენ თუ არა ისინი სიმსივნური უჯრედების დამარცხებას თაგვებში, სიმსივნეების მახლობლად იმპლანტაციისას.

მიდგომამ გაამართლა ძუძუს, პანკრეასის და პროსტატის კიბოს უჯრედების წინააღმდეგ. კიბოს უჯრედები "შიმშილობდნენ", რადგან ცხიმოვანი უჯრედები ყველა ხელმისაწვდომ საკვებ ნივთიერებას შთანთქავდნენ.

იმპლანტირებული ბეჟი ცხიმოვანი უჯრედები იმდენად ძლიერი აღმოჩნდა, რომ მათ პანკრეასისა და ძუძუს სიმსივნეების ზრდა დათრგუნეს იმ თაგვებშიც კი, რომლებიც გენეტიკურად იყვნენ მიდრეკილნი კიბოს განვითარებისკენ. აღსანიშნავია, რომ მეთოდი ეფექტური იყო მაშინაც კი, როდესაც ბეჟი ცხიმოვანი უჯრედები ძუძუს კიბოს უჯრედებისგან მოშორებით იმპლანტირდებოდა.

ადამიანის ქსოვილზე ეფექტის შესასწავლად, აჰიტუვი და ნგუენი UCSF-ის ძუძუს კიბოს სპეციალისტს, ჯენიფერ როზენბლატს (MD, PhD) დაუკავშირდნენ. დოქტორ როზენბლატს შეგროვებული ჰქონდა მასტექტომიის შედეგად მიღებული ძუძუს კიბოს ნიმუშების ბიბლიოთეკა, რომლებიც როგორც ცხიმოვან, ასევე კიბოს უჯრედებს შეიცავდა.

"რადგან სარძევე ჯირკვალი დიდი რაოდენობით ცხიმს შეიცავს, ჩვენ შეგვეძლო ერთი და იმავე პაციენტისგან აგვეღო ცხიმი, მოგვეხდინა მისი მოდიფიცირება და გაგვეზარდა ერთ ტრანს-ველ ექსპერიმენტში იმავე პაციენტის ძუძუს კიბოს უჯრედებთან ერთად," – განმარტავს აჰიტუვი.

ამ "ერთი პაციენტის" პრინციპით მიღებულმა ბეჟმა ცხიმოვანმა უჯრედებმა პეტრის ფინჯნებში და თაგვების მოდელებში იმპლანტაციისას წარმატებით დაამარცხეს პაციენტისავე ძუძუს კიბოს უჯრედები.

იმის გათვალისწინებით, რომ კიბოს სხვადასხვა ტიპს საკუთარი "სასურველი დიეტა" აქვს, მკვლევრებმა ცხიმოვანი უჯრედები ისე დააპროგრამეს, რომ მათ მხოლოდ გარკვეული საკვები ნივთიერებები შეეჭამათ. მაგალითად, პანკრეასის კიბოს ზოგიერთი ფორმა გლუკოზის სიმცირისას ურიდინზეა დამოკიდებული. მეცნიერებმა ცხიმი მხოლოდ ურიდინის "შესაჭმელად" დააპროგრამეს და მან ადვილად დაამარცხა ეს პანკრეასის კიბოს უჯრედები. ეს იმაზე მიუთითებს, რომ ცხიმოვანი უჯრედები შესაძლოა კიბოს ნებისმიერი ტიპის "დიეტურ პრეფერენციებს" მოერგოს.

ცოცხალი უჯრედებით თერაპიის ახალი პერსპექტივა

პროფესორ აჰიტუვის თქმით, ცხიმოვან უჯრედებს მრავალი უპირატესობა გააჩნია ცოცხალი უჯრედებით თერაპიის კუთხით.

მათი მიღება პაციენტებისგან ადვილია. ისინი კარგად იზრდებიან ლაბორატორიაში, შესაძლებელია მათი ინჟინერირება სხვადასხვა გენის გამოსავლენად და განსხვავებული ბიოლოგიური როლების მისანიჭებლად. ორგანიზმში დაბრუნების შემდეგ კი ისინი კარგად "იქცევიან" – არ გადაადგილდებიან იმპლანტაციის ადგილიდან და კარგად ეთავსებიან იმუნურ სისტემას. ეს პლასტიკურ ქირურგიაში ათწლეულების განმავლობაში მიღწეული პროგრესითაც დასტურდება.

"ცხიმოვან უჯრედებს ნაკლები ურთიერთქმედება აქვთ გარემოსთან, ამიტომ ნაკლებია იმის საშიშროება, რომ უჯრედები ორგანიზმში "გაჟონავენ" და პრობლემებს გამოიწვევენ," – ამბობს აჰიტუვი.

• ცხიმოვანი უჯრედები ასევე შეიძლება დაპროგრამდეს სიგნალების გამოსაცემად ან უფრო რთული ამოცანების შესასრულებლად.

მათი უნარი, დაამარცხონ კიბო მაშინაც კი, როდესაც სიმსივნის უშუალო სიახლოვეს არ იმყოფებიან, შესაძლოა ფასდაუდებელი აღმოჩნდეს ძნელად მისადგომი სიმსივნეების, მაგალითად, ტვინის სიმსივნის (გლიობლასტომა) სამკურნალოდ, ისევე როგორც მრავალი სხვა დაავადების შემთხვევაში.

"ვფიქრობთ, ეს უჯრედები ასევე შეიძლება შეიქმნას სისხლში გლუკოზის აღსაქმელად და ინსულინის გამოსათავისუფლებლად დიაბეტის დროს, ან რკინის შესაწოვად ისეთი დაავადებებისას, როგორიცაა ჰემოქრომატოზი, სადაც რკინის ჭარბი რაოდენობაა," – დასძენს აჰიტუვი. "ამ ცხიმოვანი უჯრედებისთვის შესაძლებლობების ზღვარი არ არსებობს."