BIOTECHNOLÓGIAI FEJLESZTÉSI POLITIKA, KUTATÁSI IRÁNYOK Őssejtkutatás és hozzájutás emberi őssejtekhez – tudományos, technikai és etikai problémák Tárgyszavak: embrionális őssejt; magzati őssejt; felnőtt őssejt; gyógyászat; szövetpótlás; sejtterápia; jogi szabályozás. Az őssejt definíciója, fajtái Az őssejt (stem cell = „törzssejt”) az élő szervezetek azon egyedüli sejttípusa, amely önmegújító szaporodáson kívül, egy vagy többféle speciális sejtté való átalakulásra képes. Ez az irányított differenciálódás hozza létre, döntően az embrionális szakaszban, a fejlődő egyed különböző rendeltetésű és funkciójú szöveteit. Az őssejtek tanulmányozásából nem hiányozhat az evolúciós szemlélet, különösen a felnőtt egyedben megfigyelhető különböző jelentőségüket tekintve számos faj, még gerinces is, képes akár egész testrészének regenerálására – pl. a gőte leszakadt farkáéra, ami a többségnél elképzelhetetlen. Az elvesztett végtag esetében ehhez több sejttípus összehangolt reprodukálása szükséges, más folyamatok egyetlen sejtfajtát érintenek, pl. a madarak pehelytolla, amely újranő a környező, őssejt-tulajdonságú sejtekből. Másfelől ismerve az embriók kialakulásának fajonként különböző módját, főként ami a központi idegrendszer kialakulását illeti, arra lehet következtetni, hogy ugyanazon sejttípushoz többféle őssejt-mechanizmussal lehet eljutni. Az őssejteket differenciálódási lehetőségeik, ill. származéksejtjeik típusainak száma szerint osztják fel – unipotens, azaz egyetlen sejtfajtát termelőkre (pl. az emlősök heréinek őssejtjei kizárólag hímivarsejtté alakulnak át), – multipotensekre, amelyekből több, de korlátozott számú sejtfajta képződhet (pl. a vérképző vagy hematopoietikus őssejtekből jön létre a vörösvérsejtek és a fehérvérsejtek valamennyi változata) végül – pluripotens (vagy totipotens) őssejtekre, amelyekből kialakulhatnak az új egyed bármely szövetének sejtjei.
A pluripotens emlős őssejteknek állatkísérletben három vonalát izolálták, kizárólag embrionális szövetből: – implantáció (méhbe való beágyazódás) előtti embrióból (embryonic stem cells, ES-sejtek), – implantált embrió ivarkezdeményéből (embryonic primordial germ cells = EG-sejtek), továbbá – rák-őssejteket heretumorból (embryonic carcinoma cells = EC-sejtek). Az embrió implantálódás előtti, blasztocita szakaszából nyert ES-sejtek tenyészetében maradnak differenciálatlan kolóniák, amelyek elkülönítve, megfelelő táptalajban, vég nélkül szaporodó „halhatatlan” sejtvonallá fejlődnek. (Az őssejtfajták közül csak ES-eket izoláltak emberszabású majmokból is). Az egérhere előidézett teratokarcinómájában fedezték fel a pluripotens őssejtet mint külön sejtváltozatot. Ezek a gaméták (hímivarsejtek) embrionális prekurzoraiból származó EG-sejtek az EC-őssejtekhez hasonlóan, szérumtartalmú közegben tenyészthetők. Az eredményt áhító kutatás és a rendszeralkotó emberi elme egyaránt igényli az új tudományos terepen az általános törvényeket és a közös szabályozást, de az igen különböző őssejtfajták sokasága erre aligha ad módot. Néhány típus – bőr, csontvelő – már gyógyászati használatban van, másokkal – magzati agyvelősejtek, Parkinson-kór és a hasnyálmirigy-vezeték sejtjei cukorbaj eseteiben – kísérleti eredményeket értek el. Egyesek egyszerűen szaporíthatók, mások tenyészthetősége megoldhatatlannak látszik. A pluripotencia mibenléte és változatos megjelenése egyelőre szintén rejtélyes. Az őssejtek felhasználási területeinek felosztása Az őssejtek felfedezése és megjelenése a laboratóriumi gyakorlatban két helyen lépte át a gyógyítás hagyományos területét, vagy tágította, módosította szemléletét kreatív irányban: ezek – a regeneráló szövettechnika és – az öröklött, máig terápiarezisztens vagy gyógyszeresen alig befolyásolható betegségek kezelése. A szövettechnika, a szó hagyományos értelmében olyan „irányított szövetregenerálást” jelöl, amely egy szerv speciális sejtjeiből, de kívül (ex vitro) tenyésztett pótlással, kizárólag a transzplantátum helyén levő sejtekre támaszkodva segíti a regenerálódást. A mai szövettechnika szintén sejtek (nemcsak őssejtek) beültetésén alapszik, de alkalmazási területeinek száma – eltekintve az aktuális megvalósíthatóságtól – szinte végtelen: a szívbillentyűprotézistől a műorrporcon át, teljes szervek, pl. a húgyhólyag pótlásáig terjed. Mivel a pluripotens őssejtek virtuálisan a test bármely sejtfajtájára átalakulnak, alkalmasak lehetnek olyan degeneratív betegségek kezelésére, mint – az Alzheimer- és a Parkison-kór, neuronok és neuron hüvelyek (neuronglia),
– izomsorvadás és szívizom-elégtelenség, izomsejtek, – leukémia és AIDS, vérképző őssejtek termelésével és a szervezetbe juttatásával és a sor nyilvánvalóan bővíthető A gyógyászati alkalmazásokon kívül az őssejtek segítségével az emberi test kifejlődésének folyamata is elemezhetővé válik az embrionális őssejtek irányított differenciálódása útján. Szövetpótlás Sérült vagy eltávolított szövetek, szervek biológiai pótlása ma az általánosan szövettechnikának (tissue engineering) nevezett biotechnikai eljáráscsoport nagy érdeklődéssel kísért ága. A szövettechnika egyre több organikus szövetfajtára terjed ki, ami elsősorban az őssejtkutatás robbanásszerű fejlődésével és az őssejtek egyedülálló élettani tulajdonságainak felismerésével függ össze. A klinikai felhasználásig azonban egyelőre kevés próbálkozás jutott el (1. táblázat), leginkább olyanok, amelyek az őssejtbiológia közelebbi megismerésén nyugszanak. 1. táblázat A szövettechnika ma használatos eljárásai Őssejteken alapuló módszerek
Nem őssejteken alapuló módszerek
Vérerek
máj
hólyag
meniscus (porc a térdízületben)
Csont*
hasnyálmirigy
porc (fül, orr, ízületek)*
szájnyálkahártya
idegszövet*
szívbillentyű
nyálmirigy
vázizom*
bél
légcső
bőr
vese
húgyvezeték
Porc Szaruhártya* Fog Szívizom
húgycső
* Klinikai kísérletek vagy megfigyelés szakaszában
A bőr és más felületi rétegek szövettechnikái A bőr és más folyamatosan megújuló szövetek helyreállításához a kivételes mértékben megújulásra képes őssejtekre van szükség. Keratocita tenyészetben – a vérképző őssejtek rangsorához hasonlóan – feltehetően szintén megtalálható a kolóniák hierarchiája: a megújulás szempontjából teljes értékű holoklónok mellett vannak csak átmenetileg osztódó meroklónok és öregedő vagy differenciálódó paraklón populációk.
Ezzel a tudományos feltételezéssel megegyezik a „bőr-beoltás” klinikai tapasztalata. Ilyen bőr-oltványok úgy készülnek, hogy bőrsejteket addig tenyésztenek, amíg epidermiszlemez képződik, majd ezt egy bőrjellegű szubsztrátumon (hordozón) átültetik a bőrhiányos helyre. A művelet azonban olykor látszólag jó kezdet után sem mindig sikeres. A kísérleti körülmények okozhatják a tenyészet holoklónokat termelő részének lebomlását, kimerülését, ennek analógiája a természetes öregedés. A nem megfelelő hordozó is lehet a sikertelenség oka. Csontok újraképzése A testben réteget alkotó „egydimenziós” szövetek (bőr, epitélium) implantátumainak alakja és fizikai szerkezete elkészíthető ex vivo, ellenben ahol a szövet formája és struktúrája annak működését is meghatározza, ott a feladat „háromdimenziós” és csak in vivo hajtható végre. A csontrendszer felépítésében részt vevő őssejtek tenyészetben erősen szaporodnak, és átültetési modellrendszerekben a csontot mint szervet alkotó valamennyi típusuk (maga a csont, velő, ín, adipocita) kialakul. A gyakorlati transzplantációhoz olyan hordozót kell keresni, amelyet átjárhat az érrendszer, az őssejtek szaporodhatnak és létrehozhatnak egy csontból és csontvelőből álló szervet. Ilyen szintetikus anyagok a hidroxiapatit/trikalcium-foszfát, továbbá a poliglikolsav és a politejsav. Ezekben jól tud regenerálódni a csont, különösen csontnövekedési faktor hozzáadásával. Eddig azonban kevés figyelmet szenteltek annak, hogy a műanyagok hosszú távon alkalmasak-e az őssejttulajdonságok megőrzésére. Csontrekonstrukció alkalmával a csontvelőből ex vivo tenyésztett őssejteket a hordozóra terítve, ill. annak pórusait a tenyészettel „telítve” beillesztik a hibás (sérült, kimetszett) helyre. Ez a klinikai kipróbálás alatt álló eljárás olyan csontszakaszok pótlására használható, amelyek természetes úton vagy nyújtással nem gyógyulnak be. Egy másik eljárás szerint a megfelelő méretű és alakú porózus hordozót őssejtekkel impregnálva, a beteg testének artériákkal és vénákkal körülvett részébe helyezik, ahol kifejlődik az erekkel átjárt csontpótlás. Ezek az eljárások „biológiai protézist” behelyező, voltaképpen sebészi beavatkozások, amelyek az egyébként egészséges csontozatot hivatottak helyreállítani. A csontőssejtek reményt kelthetnek bonyolultabb és összetettebb betegségek, genetikai rendellenességek (vele született nyomorékság) eredményes kezelésére is, de a rosszul működő csontsejtek helyettesítésekor sajátos nehézségek lépnek fel, amelyek jól szemléltetik a csontok és őssejtjeik más őssejtalapú rendszerektől merőben eltérő viselkedését: – Az egyik probléma a biológiai hatáshoz szükséges, rendszer termelte mennyiség, amelynek meghatározására sincs módszer. Vannak ellen-
ben negatív tapasztalatok a vérképző őssejtek eredményes alkalmazásának mintájára (az érrendszerbe infúzióval) beadott őssejtekkel. Egyelőre nincs is kilátás a csontok rendszerbetegségeinek gyógyítására a hematológiától átvett elven. – Gondot okoz a csontozat viszonylag lassú megújulása is: miközben pl. az ember vére és bőre havonta kicserélődik, a csontszövet az egész élet folyamán csak háromszor újul meg. Infúzióval bevitt őssejtek által tehát túl sokáig tartana bármilyen pótlás és korrekció, még ha megoldódna is a folyamatos funkcióképes beépülés kérdése. Elképzelhető tenyésztett csontőssejtek beültetése helyileg is, akkor, ha egy törés vagy deformálódás valamilyen genetikai betegség: – tökéletlen csontképződés (osteogenesis imperfecta) vagy – rostos csontfejlődési zavar (fibrotic dysplasia) mutációval kiváltott következménye. Valószínű, hogy a csontrendszer genetikai rendellenességeinek gyógyítása a képzelőerő bátrabb mozgósítását igényli. Pl. egy 2000. évi közlemény őssejtek birkákon in utero (méhbe történő) transzplantációjáról számol be. A csontvelő őssejtjei A szövettechnika jövőbeni fejlődésében központi helyet foglal el a csontvelő, amelyről kiderült, hogy a már régebben ismert vérképző és csontképző őssejteken kívül a vázizmok és a szívizom (harántcsíkolt és simaizmok) progenitorai (őssejtjei) is megtalálhatók bennük. A legújabb (2000–2001) kutatások azt is megállapították, hogy a csontképző őssejtek neuronná is átalakulhatnak. Egér tisztított vérképző (hematopoietikus) őssejtjei képesek regenerálni májsejteket, a vérben pedig csontsejteket regeneráló őssejteket találtak. Lehetséges, hogy a vérképzőként definiáltak némely típusa voltaképpen multipotens őssejt. Ezt az un. transzgermális tulajdonságot japán kutatók 2001-ben kimutatták mint vérképzők átalakulását májsejtté. A csontvelősejtek egyszerűen gyűjthetők felnőtt szervezetből, belőlük az őssejtek is könnyen izolálhatók és tisztíthatók, de az eddigi kísérleti eredmények még messze vannak a közvetlen klinikai alkalmazás lehetőségétől. Pluripotens őssejtek – felfedezésük, jelentőségük Az embrionális őssejtek története az 1970-es évek elejére, egerek teratokarcinómájának (hibás sejtfejlődés okozta rákos elváltozás) tanulmányozására nyúlik vissza. Az ilyen tumorban található különféle differenciált és differenciálatlan sejtek keverékéről („karcinómasejtek”) kimutatták, hogy kialakulhat belőlük a klasszikus embrionális fejlődési rétegek: – az ektoderma, – a mezoderma és – az endoderma
valamennyi sejttípusa, s már e felismerés nyomán szóba került e pluripotens sejtek terápiás hasznosítási lehetősége. Teratokarcinóma előidézhető mesterségesen korai egérembrió-transzfer útján, így kézenfekvő volt megkísérelni a tumorfázis kihagyását kezdetleges embriók közvetlen táptalajba helyezésével. Ez a művelet blasztocitákkal sikeresnek bizonyult, sőt – a tumoros kísérletekkel ellentétben – normális, sejtmaggal rendelkező, és pluripotenciájukat megőrzött sejtek képződtek. Ez a nagy horderejű eredmény szintén lökést adott az őssejtbiológia fejlődésének. Az őssejtkutatás két nagy áttörése – az állatklónozás bejelentése volt 1997-ben és – a pluripotens emberi őssejtek izolálásáé 1998-ban. Az első bebizonyította, hogy kifejlett egyed sejtmagja átprogramozható úgy, hogy létrehozzon egy teljes állatot, vagyis drámai módon feltárt egy rejtett biológiai képességet, a másik új sejteket fedezett fel számos betegség sejteken alapuló gyógyításához. Húsz év telt el azóta, hogy egér embrionális őssejtjeinek izolálása forradalmasította az egérnek mint kísérleti állatnak a használatát. Most, emberi pluripotens őssejtek birtokában, forradalmi átalakuláson mehet keresztül az emberi fejlődés megismerése és emberi betegségek gyógyítása. Az őssejtek a biológiai alapkutatásnak is merőben új területeit tárták fel, az állatkísérletek pedig azt a reményt csillantják fel, hogy amennyiben az emberi eredetű pluripotens sejtek ugyanúgy viselkednek, mint az egérembrióból származók, akkor újabb, történelminek mondható terápiás lehetőségeket nyitnak meg az emberiség számára. Lényegi kérdések várnak azonban megoldásra a kutatás és a gyakorlati gyógyítás számára egyaránt: – hogyan definiálható az őssejt molekuláris szinten, – milyen történések szabályozzák mint biológiai jelzések az őssejt differenciálódását és annak irányát, – mit jelent a sejt „átprogramozása”, – különböznek-e és miben az embrionális és a felnőtt pluripotens őssejtek, végül – lehet-e az állati modellekből következtetni betegség-fenotípusok őssejtekkel való gyógyítására, – klinikumképes lehet-e az őssejtterápia? A legújabb eredmények még csak sejtetik a pluripotens őssejtektől várható terápiás jótéteményeket, de a leküzdendő akadályokat is. Elkezdték feltárni, hogyan növekszik az embrió és formál új egyént, és azt is, hogyan fordulhat rossz irányba ez a folyamat. Ez rávilágít az emberi őssejtekkel manipuláló beavatkozások felelősségére is.
Állati modellkísérletek eredményei Ez ideig kevés, de annál biztatóbb kísérlet (1998-2000) tanúskodik róla, hogy őssejtek sikeresen ültethetők be betegségek és sérülések állati modelljeibe: – egér ES-sejttenyészetéből válogatott szívizomsejtek (kardiomiociták) egér szívében funkcionáló szövetet képeznek, – egér ES-sejtekből átalakult glia-prekurzorok patkány agyvelejében és gerincvelőjében neuronokkal reagálva mielint termelnek, – ugyancsak egér ES-sejtjeiből származó retinsavval kezelt embrionális testek patkány gerincvelőjébe ültetve 9 nappal a sérülés után, oligodendrocitákká és neuronokká differenciálódva, elősegítették a mozgásképesség visszanyerését, – ugyanezen úton nyert inzulintermelő sejtvonal, sztereotozotocinnal indukált diabeteszben szenvedő egerek hasnyálmirigyébe juttatva normalizálja a vércukorszintet. Szuszpenzióban tenyésztve a pluripotens őssejtekből az implantáció előtti embrióhoz hasonló embrioid képződmények jönnek létre, amelyek az embriókkal megegyező módon is differenciálódnak. Az egyes differenciálódott sejttípusok egymástól és az eredeti állapotú őssejtektől szétválaszthatók – fluoreszcenciás aktiválással, amennyiben rendelkezésre áll megfelelő sejtfelületi jelzőanyag (marker), – szelektív tenyésztéssel, a különböző feltételek ismeretében vagy – olyan hatóanyag bevitelével, amely alkalmas a nem kívánt sejtpopuláció lekötésére és eltávolítására. Ígéretesek az első pluripotens emberi őssejtekkel folytatott kísérletekről szóló tudósítások is (1998–2000): – diffúz mozgászavarban szenvedő patkányok mozgása ezek hatására részlegesen helyreállt, – emberi EC-sejtekből tenyésztett retinsavval kezelt idegsejtek szintén megjavították patkányok sztrók utáni motoros és kognitív képességeit és – jelenleg „biztonsági” kipróbálás alatt állnak emberi sztrók („gutaütés”) eseteiben. Az emberi őssejtszerzés lehetőségei Őssejteket nemcsak – embrióból, hanem – élő vagy halott felnőttből és – magzatból is lehet nyerni. Olyan sejtek, amelyek eleget tesznek az idézett őssejtdefiníciónak, megtalálhatók a kifejlett szervezetben is, ahol pótolniuk kell a normális ciklusokban vagy sérülés következtében elvesztett sejteket. A felnőtt
őssejtek, aszimmetrikus osztódásokkal éppen a kellő számban termelnek mind differenciált sejteket, mind a sajátjukéival megegyező tulajdonságú őssejteket, ez valódi „önmegújítás” (self-renewal). Az embrióban ezzel szemben – jóllehet hasonló osztódással képződnek utódsejtek – nem teljes a megújulás, az utódok ugyanis fokozatosan elvesztik differenciált származéksejt-termelő képességüket. Ebben szerepe van az embrionális fejlődés közben gyorsan változó sejtkörnyezetnek és az elszakadásnak a központi idegrendszerben tárolt kezdeti emlékezettől. A mai kutatási eredmények megdöntötték azt a korábban általánosan elfogadott megállapítást, hogy az érett őssejtek csak egynemű származéksejteket termelnek. Kiderült pl., hogy idegőssejtekből vérképző és izomsejtek, bőrőssejtekből neuronok, simaizomsejtek és adipociták képződhetnek. Az alapvető különbség az, hogy az embrionális őssejtek pluripotensek, vagyis átalakuló képességük „minden irányú”, a felnőtt egyed őssejtjei pedig multipotensek, azaz több különböző sejtszármazékot termelnek, de a fajták száma nem nagy, így bizonyos betegségek kezelésére nem alkalmasak. Az embrióból és a kifejlett egyedből nyert őssejtek tenyésztési eredményükben is különböznek. Az in vitro tenyésztett embrionális sejtek szaporodóképessége szinte végtelen, változatlan differenciálódó potenciál és kromoszómaszám mellett. Emellett az ES- és az EG-sejtekkel elvégezhetők genetikai rekombinációk. A legtöbb érett őssejt tenyészetben veszít szaporodó- és fejlődőképességéből, bár egy 2001. évi közlemény szerint egy multipotens felnőtt őssejtfajta, az oligodendrocita-prekurzor „öregedés” nélkül szaporíthatónak bizonyult. Lehetséges tehát nem embrionális sejtek korlátlan szaporítása, ha sikerül a megfelelő tenyésztési körülményeket kikísérletezni. Felnőtt egyedek őssejtjeinek gyógyászati használata – mint ismeretes – nem újdonság, csontvelő-transzfúzió vagy szervátültetés formájában már világszerte szabályozott gyakorlat. Magzati szövetek felhasználása kutatási célokra szintén jogszerű (jóllehet azok, akik nem fogadják el a terhesség művi megszakítását, ez ellen is tiltakoznak). Egyébként sem a felnőtt, sem a magzati eredetű őssejtek mennyisége nem lehet reális megoldás az ismert degeneratív betegségek kezelésére, hacsak nem sikerül őket in vitro nagy méretben szaporítani, alapvető tulajdonságaik megőrzésével. A feltehetően szintén pluripotens humán embrionális őssejtekhez jutásnak két elvi lehetősége van: – a mesterséges megtermékenyítés programjából kimaradt és felajánlott korai embriókból (az egyhetes embrió 100–150 sejtből áll) és – vetélés vagy művi abortusz alkalmával eltávolított magzat ivarszervkezdeményéből. Őssejtek tehát embrióból, magzatból és – ha a kísérletek reprodukálhatónak bizonyulnak – kifejlett egyedből egyaránt nyerhetők. Összehasonlításukról, egymáshoz viszonyított használati értékükről leghitelesebben az USA Tudományos Akadémiájának 2001 szeptemberében megjelent kiadványa tájé-
koztat. Amíg azonban nincs mód összehasonlítani laboratóriumban, különböző kísérleti minta szituációkban a különböző eredetű őssejteket, azt sem lehet eldönteni, hogy melyik eredetűvel gyógyítható legeredményesebben egy adott betegség. Addig pedig célszerű módszeresen folytatni a munkát pluripotens embrionális sejtekkel az emberi betegségeket érintő terápiás hatásaik kipróbálására. Őssejtek szaporítása és differenciálása Az őssejtek terápiás alkalmazásának alapvető feltételei, ti.: – termelésük nagy mennyiségben, – szabályozott differenciálásuk úgy, hogy homogén sejtpopulációt képezzenek, emellett – összeegyeztethetők legyenek az emberi szövettel, a kutatóknak óriási kihívás. Az emberi őssejttenyészetek az egér őssejteknél lassabban növekednek, könnyebben differenciálódnak, de igen csekély a klónozó hatásfokuk. A kedvező feltételek kikísérletezéséhez természetesen sokkal kevesebb emberi alapanyag áll rendelkezésre (olykor az ezek átengedésére vonatkozó, valamint szabadalmi okokból is). Gátló körülmény a nehezen megszerzett emberi tenyészetek génmutációs és kromoszómamódosulási hajlama. Az optimális tenyésztési körülmények meghatározását nagymértékben segítik a genomika (a génszekvencia- és a „géntérkép”-kutatás) által kifejlesztett génexpresszió-elemzés, amelynek eredményei nyomán megismerhetők az őssejtek növekedési faktorai, a növekedési faktorok receptorai és az általuk termelt, ún. sejttapadási molekulák. A pluripotens emberi őssejtek szaporításának egy másik lehetősége differenciálásuk könnyebben tenyészthető fajtákká. Amerikai kutatók 2001-ben humán embrionális ivarsejtekből különböző fejlődési jegyekkel – idegsejt, érkötőszövet, endodermális bőrsejt – bíró származékokat nyertek, amelyek klónozhatók, mélyhűtve változatlanul tárolhatók és szállíthatók voltak. A sejtterápia biztonsága Őssejtek gyógyító használatának három biztonsági problémája van: – a már említett szövetkompatibilitás minden kezelt személyre vonatkozóan, vagyis a transzplantátum kivetésének kizárása, – a beültetett őssejtek lehetséges rákkeltése vagy más nem kívánt differenciálódása, – fertőző anyagok esetleges jelenléte az implantátumban.
Az inkompatibilitás megelőzhető az immunreakció elnyomásával, de ez a ma ismert hatóanyagokkal csak rövid időre szól, tartósabb megoldás a géntechnikai módosítás, amelyre két út kínálkozik: – embrió létrehozása a beteg valamely szöveti sejtmagjának beültetésével magjától megfosztott petesejtbe, és az ezután fejlődésnek indult, a beteggel genetikailag egyező embrió őssejtjeinek felhasználása az un. terápiás klónozás, vagy – meglevő őssejtvonalból, homológ rekombinálással a betegéivel kompatibilis őssejtek létrehozása. Egyik génmanipulatív beavatkozás sem könnyen járható út, habár emberi ES-sejtek klonális szaporítása terén már születtek értékelhető eredmények. A biztonsági kérdések részletei A „terápiás klónozás” gondolata a modern biotechnika említett két forradalmi eredményének, az emlős klónozásnak és az emberi pluripotens őssejtek izolálásának mintegy ötvözése – a jövőben akár tetézése is lehet – lényegében embrionális sejtek leszármaztatása a kezelendő beteg saját szomatikus (testi) sejtjeiből, majd ezekből a gyógyításhoz szükséges mennyiség termelése. A művelet maga, az állatklónozáshoz hasonlóan, szöveti sejtmag beültetése magfosztott petesejtbe (somatic cell nuclear transfer, SCNT) és átprogramozása a fogadó sejt citoplazmájává. Ez az eljárás eleve kizárja az idegen fehérjét kilökő immunreakciót. EC-, ES- és EG-sejtekből szövetkompatibilis állatokban tumor képződhet. Egyes tanulmányok szerint embrionális ivarsejtvonalakból kitörlődhetnek bizonyos bevésődött helyek (imprinted loci), amitől rendellenes lehet a fejlődésük, továbbá az ES-sejtekből kifejlődött állatok (rágcsálók) ritkán maradnak életben. Mások viszont azt találták, hogy ha ES-sejteket visznek be embrióba más sejtek jelenlétében, azok normálisan működő sejtekké differenciálódnak. A növekedés és differenciálódás követésére alkalmas módszereket feltétlenül ki kell fejleszteni emberi őssejtekre is (amilyen a rágcsálók viszonylatában alkalmazott fluoreszcenciás sejtfelületi marker). De a bevitel alkalmával bizonytalan marad, hogy a sejtek a megfelelő és nem „rossz” helyre vándorolnak, valamint az is, hogy a differenciálódás melyik szintjét kell használni. Mindezeket kísérletileg kell tisztázni a klinikai próbálkozások előtt. Fertőző anyagok lehetnek az embrióból származó pluripotens őssejtben, de bekerülhetnek a táptalajba állati szérummal is. Az emberi ES-sejtek ugyanis növekedésükhöz magzati borjúszérumot, egérből nyert sejtek kondicionált közeget igényelnek. A gondok kiküszöböléséhez meg kellene teremteni az emberi őssejtek szaporodásának feltételeit tisztított rekombináns növekedési faktorokat tartalmazó szérummentes táptalajon és jól definiált sejten kívüli mátrixon.
Etikai és emberjogi vonatkozások Évente emberek millióit sújtják az idegrendszer, a szív, a máj, a hasnyálmirigy és más szervek nagyrészt gyógyíthatatlan és gyakran halálos kimenetelű betegségei. Ezekre enyhülést, akár gyógyulást is ígér az őssejtterápia, de a remény mellé az embriókból kinyert őssejtek erkölcsi gondja társul. Szigorúan véve etikai konfliktus támad – a destruktív embriókutatás, vagyis az emberi embrió szükségszerű elpusztításával (esetleg elpusztításra ítéltek „előállításával”) járó kísérletek, – a lehetséges egészségügyi haszonról, vagyis az említett milliók megsegítéséről való lemondás között. Ez az ütközés súlyos társadalmi és jogi következményeivel, világszerte nézetek és érdekek összecsapását váltotta ki és tartja fenn napjainkban is. Embriók felhasználása őssejtek kinyerésére a terhességmegszakításhoz és az in-vitro megtermékenyítéshez hasonló merevséggel és engesztelhetetlenséggel állítja egymással szembe az etikusokat, morálfilozófusokat, vallási vezetőket, olykor politikusokat és a tudomány egyes képviselőit. A vitát most új elem árnyalja, amennyiben az őssejtek bizonyos betegségek kezelésére a legalkalmasabbnak bizonyulnak, nemcsak erkölcsileg, hanem emberjogilag is megengedhetetlen fel nem használni egyébként eldobásra ítélt embriókat. Az adományozott „alapanyag” Az ez ideig kutatási célokra felhasználható embrionális őssejtek kizárólag megegyezéses „adományból” származtak, ill. származnak (friss vagy fagyasztott állapotban) – in vitro megtermékenyítést vállalt pároktól („szám fölötti” embriók), – megtermékenyített petéből, – klónozásra felajánlott petéből. Ha ugyanis a „lombikbébi”-programban sikeresen részt vevő pároktól több embrió származik, mint amennyit meg akarnak tartani, akkor három választásuk van: engedik meghalni, odaadják más „szülőknek” vagy felajánlják kutatási célokra. Az embrionális őssejtek használatát a magzati szövetekre érvényes elvek szerint kellene szabályozni. Itt is nyilvánvaló követelmény a donor tájékoztatás utáni beleegyezése, de a feltehetően „halhatatlan”, vég nélkül tenyészthető sejtvonalak esetében a tájékoztatásnak ki kell terjednie – a genetikai vonatkozásokra, – az anonimitásról való gondoskodás módjára és – a gyógyászati felhasználás biztosítására.
Hol „kezdődik” az ember? Azok számára, akik a megtermékenyített petét morálisan egyenértékűnek tartják a kifejlett magzattal vagy akár a felnőtt emberrel, nyilván minden embriókutatás elfogadhatatlan. Mások szerint a morális érték az ivarsejttől kezdve – hiszen a pete és a spermium éppúgy „él”, mint a kettő egyesülésével létrejött „egysejtű embrió” – a kifejlett egyénig (a megszülető gyermekig) folyamatosan nő, és a potenciális személyiséget a korai embriótól kezdve kell „tisztelni”. Jogszabályok országonként Ismét más vélemény szerint az emberi embriókutatás erkölcsi megítélésekor nemcsak az embrió fejlettségi állapotát, a kutatás célját is figyelembe kell venni. Azokban az országokban, ahol engedélyezik a kutatást (2., 3. táblázat) azt szintén az embrió korához kötik, mégpedig rendszerint két hétben állapítják meg a határt, ti. azt a legkorábbi időpontot, amikor az esetleges ikerfejlődés, tehát az egyén kialakulása megindul. A törvénynek meg kell határoznia az embriókutatás célját is, mint a súlyos, egyébként kezelhetetlen betegségek gyógyítására irányuló tudományos és kísérleti tevékenységet, a szabályozó hatóság (az USA-ban az Élelmezési és Gyógyszer Hivatal, az FDA) engedélyezési kritériumai alapján. A gyógyítás technikáját illetően még azt is el kell dönteni, hogy nem lesze esetleg szükség bizonyos betegségek kezeléséhez egyszerű sejtek helyett szövetek, „organoidok” készítésére és beültetésére. Ezt – több más kérdéssel együtt – főemlős modellek segítségével kell tanulmányozni. 2. táblázat Humán embriókutatás és őssejttermelés Európában Jogi helyzet
Ország
Törvényileg szabályozva
Dánia, Finnország, Egyesült Királyság, Magyarország, Spanyolország, Svédország
Törvény előkészületben
Franciaország, Hollandia, Portugália
Tiltva
Ausztria, Írország, Németország, Norvégia
Még nincs törvény
Belgium, Csehország, Görögország, Lengyelország, Olaszország, Szlovénia, Svájc, Törökország
Minthogy a pluripotens őssejtek korlátlanul szaporodnak, elvben az egész világ kutatási igénye kielégíthető az ez ideig kifejlesztett 64 humán embrionális sejtvonalból. Ebből kiindulva javasolta az USA elnöke, hogy a szövetségi vagy állami intézetek ezeket használhatják, de 2001 augusztusától kezdve maguk ne nyerjenek ki őssejteket. Ezt a kutatók elfogadhatatlan megszorításnak tartják, annál is inkább, mivel az elosztást az ismert kereskedelmi és szabadalomjogi korlátok is gátolják. 3. táblázat Humán embriókutatás és őssejttermelés Európán kívül Jogi helyzet
Ország
Viktória állam tiltja az embriókutatást, de engedélyezi embrionális őssejtvonalak importját
Ausztrália
Őssejtek kinyerése az in vitro megtermékenyítés „fölös számú” embrióiból megengedve
Izrael
Emberi őssejttermelés és embriókutatás szabályozás előtt. Reproduktív klónozás tiltva
Japán
A magánkutatás nincs szabályozva, a Kongresszus és néhány állam külön törvényei tiltják az embriókutatást és az őssejttermelést
USA
Néhány országban, pl. az Egyesült Királyságban, ahol tilos a „fölös számú” embriók kutatásra való felhasználása, engedélyezik az „adományozott” petesejtek ugyanilyen célú megtermékenyítését. Ez a rendelkezés alapvetően szemben áll azzal az általánosabb felfogással, hogy nem szükséges és nem is kívánatos a sejtkutatáshoz embriókat létrehozni, amennyiben a megtermékenyítési programból kimaradt, mélyhűtve tárolt és e célra felajánlottak száma és minősége megfelelő. A SCNT és az etika Az őssejtkutatás még egy lehetséges irányával, a valamely szöveti sejt sejtmagjának petesejtbe való átültetésével kapcsolatban sem kerülhetők meg az etikai kérdések. Az ellenőrzők főleg azt hangoztatják, hogy a módszer előmozdítja az emberklónozási terveket (ami önmagában még nyilván nem támadható). A SCNT nagy értéke hogy a beteg saját szomatikus sejtjeit használja, ami kizárja a kilökő immunreakciót. A konkrét etikai ütközőpont a folyamatos
hozzájutás a szükséges megtermékenyítetlen petesejtekhez, lévén a sejtmagtranszfer kevéssé hatékony, sok eredménytelen beültetéssel járó technika. Ugyanakkor a „lombikbébi-központok” a termékeny petesejt befogadására váró nők hosszú sorát tartják nyilván. Azokban az országokban, ahol engedélyezik peték vásárlását (pl. az USA-ban több dollárt fizetnek értük) felmerül a női test használatának vádja, mivel a művelet nem veszélytelen. Elvben lehetséges a petefészekben levő peték ezreinek „értékesítése” is. Erre az adhat módot, ahogyan állati petesejteket sikerül in vitro kiérlelni, majd eljuttatnia blasztociszta-szakaszba, amelyből már őssejtek nyerhetők. A szomatikus sejtmag átültetése a vele járó kísérleti, technikai és etikai akadályok leküzdése után is egyelőre csak a tehetősek (vagy más módon kivételezettek) számára lesz járható út, mivel – mint minden személyre szabott beavatkozás – roppant munkaigényes, ezért drága. A transzplantátumot kivető reakciót a tömegek számára ki lehet védeni (talán idővel tartósabb hatású) immungátló gyógyszerekkel, kisebb költséggel, hatékonyabban és kevesebb mellékhatással. Ezen kívül az őssejtek géntechnikai eszközökkel átalakíthatók „kevéssé testidegenekké”, kifejleszthetők továbbá a betegben speciális tűrőképességet kiváltó módszerek is. Az SCNT-kutatás igazi értéke az lehet, hogy – fényt derít a betegségek genetikai alapjaira és – segíti hibás emberi gének átprogramozásának megértését. Ha pedig tisztázódik, hogy milyen mechanizmussal programozza a pete citoplazmája a beültetett szöveti sejtmagot, akkor talán peték és embriók nélkül is sikerül a beteg szomatikus sejtmagjait átprogramozni őssejtekké. Az is nagy előny, hogy ez esetben az SCNT mentes volna minden erkölcsi aggálytól, amennyiben nem hoz létre a spermium és a petesejt összeolvadásaként definiált embriót, hanem egy mesterséges, morális jegyek nélküli entitást. Ez megfelelő etikai érv lehet az embriókutatást tiltó országokban, ahol az embrió a többségi lakosság szemében egyszerűen az állati és növényi fejlődés első foka. (Eszerint Dolly sohasem volt embrió! Sőt, Dolly nem is birka, csak egy tehén definiálatlan mostohája.) Kitekintés A következő évek bizonyára nagy haladást hoznak az őssejtek megismerésében molekuláris szinten. Új technikákkal sikerülhet majd azonosítani a megújulásuk és differenciálódásuk szabályozásában, valamint átprogramozásukban részt vevő géneket. Jelenleg egy felnőtt sejtfajta egy másikká való átprogramozásának az az egyetlen módja, hogy sejtmagját átültetik egy petesejt citoplazmájába, vagyis az SCNT a petének arra a normális képességére épít, hogy átprogramozza a behatoló sperma-DNS-t a magáéhoz hasonló viselkedésre. Kérdés, hogy ez egy vagy több citoplazmatényezőnek tulajdonítható-e,
a tényezők meghatározása, valamint annak tisztázása, hogyan állítják ezek helyre az eredeti pluripotenciát, lényegi és nehéz feladat. Sokan javasolták a felnőtt őssejtek népszerűsítését az embrionális eredetűek rovására, de a tudományos világ ezt csaknem egyöntetűen ellenzi arra hivatkozva, hogy mindkét kutatási irányzatnak van jogosultsága, mivel az egyik betegségnek az egyik, a másiknak a másik őssejttípusból lehet haszna. Emellett az átengedett peték megtermékenyítését engedélyező országokban érdemes olyan genetikai problémáktól mentes embrionális sejtvonalakat tenyészteni, amelyekre a mesterséges megtermékenyítési programokból kimaradt és rendelkezésre bocsátott embriók esetében nincs garancia. És jóllehet az SCNT-ből származó embriók sohasem lesznek használhatók a klinikai rutinban, óriási szolgálatot tehetnek az orvosi kutatásnak. Egy kutatói, tudománypolitikusénak is beillő vélemény szerint „virágozzék” minden őssejtvonal, mindenki javára és minden nézőpont kielégítésére úgy, hogy kiállhassa mind a tudomány, mind az erkölcs próbáit, és legyen szabadon elérhető a kutatás és egy napon a gyógyítás számára is. (Dr. Boros Tiborné) Lovell-Badge, R.: The future for stem cell research. = Nature, 414. k. 6859. sz. 2001. nov. 1. p. 88–91. Donovan, P. J.; Gearhart, J.: The end of the beginning for pluripotent stem cells. = Nature, 414. k. 6859. sz. 2001. nov. 1. p. 92–97. Bianco, P.; Gehron Robey, P.: Stem cells in tissue engineering. = Nature, 414. k. 6859. sz. 2001. nov. 1. p. 118–121. McLaren, A.: Ethical and social considerations of stem cell research. = Nature, 414. k. 6859. sz. 2001. nov. 1. p. 129–131.
