Znanstveniki so odrasle kožne celice reprogramirali in jih vrnili v stanje, podobno embrionalnim matičnim celicam. Tako pridobljene inducirane pluripotentne matične celice (iPS) so torej genetsko enake pacientu in imajo tudi zmogljivost, da se spremenijo v katero koli celico v človeškem telesu.

V laboratoriju so celice usmerili v predniške celice kostnih celic, jih nasadili na 3D-nosilce in jih gojili v napravi imenovani bioreaktor. Bioreaktor zagotavlja hranila, odstranjevanje odpadnih produktov celic in s posnemanjem naravnega okolja spodbuja rast kostnih celic in tvorbo novega kostnega tkiva. V različnih dosedanjih raziskavah so znanstveniki za tvorbo kostnega tkiva v laboratoriju uporabljali tako matične celice odraslih kot tudi embrionalne in inducirane pluripotentne matične celice. Celice iPS imajo prednost, da so avtologne (pacientu lastne) in da lahko poleg kostnih tvorijo tudi vse druge celice, npr. celice žil in živcev, ki sestavljajo kost.

Trenutno zdravljenje večjih kostnih poškodb, ki se ne zacelijo, poteka s pacientovimi lastnimi kostnimi presadki, vzetimi z drugega mesta, ali s kostnimi presadki iz kostne banke, uporabljajo pa se tudi sintetični nadomestki. Vendar pa te metode ne omogočajo popolne rekonstrukcije v vseh primerih. Lahko pride do zavrnitvenih reakcij, resorpcije presadka ali pa se presadek ne vgradi v okoliško tkivo.

Po zelo natančnih analizah v laboratoriju vzgojenih kosti so znanstveniki iz NYSCF-ja preverili tudi, kako se celice obnašajo, ko jih presadjo v poskusne živali. Največja bojazen pri uporabi celic iPS za zdravljenje je namreč, da lahko te v prejemniku tvorijo tumorje. Kostne presadke so zato presadili pod kožo mišk z oslabljenim imunskim sistemom, s čimer so dosegli, da živalski imunski sistem ni zavrnil presadka. Po 12 tednih so se presadki izkazali za varne in stabilne, saj ni prišlo do tvorbe tumorjev oziroma nenadzorovane rasti celic. »Preden bo ta način zdravljenja na voljo na kliniki, bo potrebnega še precej dela. Želimo si predvsem, da bi bili sposobni v kostnem tkivu vzgojiti tudi krvne žile,« pravi dr. Darja Marolt.

Dr. Darja Marolt je študirala mikrobiologijo na Biotehniški fakulteti Univerze v Ljubljani, kjer je nato nadaljevala tudi doktorski študij biotehnologije. Že med doktoratom je del raziskav opravila na Massachusetts Institute of Technology (MIT) v Bostonu, po doktoratu pa je svoje izpopolnjevanje nadaljevala kot postdoktorska raziskovalka na Univerzi Columbia v New Yorku. Leta 2010 je dobila nagrado NYSCF-Helmsley Investigator, s katero je ustanovila lastno raziskovalno skupino.

Dosežki skupine znanstvenikov pod vodstvom Darje Marolt so bili objavljeni v vplivni znanstveni reviji PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA in so zbudili pozornost strokovne javnosti ter mednarodnih glasil, med drugim uglednega časopisa The Wall Street Journal. Izsledki so pomemben korak na področju personaliziranega zdravljenja poškodb kosti. Poleg potencialne uporabe v terapiji so ti kostni vsadki primerni tudi za razvoj in testiranje novih zdravil.

Preberite tudi pogovor z dr. Darjo Marolt

Zakaj ste se odločili, da boste po doktoratu kariero nadaljevali v ZDA?
Moja raziskovalna izkušnja iz Bostona med doktoratoma je bila izjemno pozitivna, odprl se mi je pogled v novo, hitro razvijajoče se področje regenerativne medicine, ki me fascinira že od takrat. Želela sem nadaljevati svoje raziskave in pridobiti najnovejša znanja, kar mi je omogočila zaposlitev kot postdoktorska raziskovalka na Univerzi Columbia v New Yorku.

Pred kratkim ste se vrnili nazaj v Slovenijo. Kakšna je razlika med raziskovalnim delom tukaj in v ZDA?
V ZDA se v znanost vlaga veliko več sredstev, znanstvene raziskave zato potekajo hitreje, saj so raziskovalne skupine večje, na voljo so najnovejše aparature, materiali itd. Znanstvene skupine so mednarodne, motivirani študenti in mladi znanstveniki prihajajo z vsega sveta, kar pomeni soočanje različnih idej, izkušenj in pristopov in močno pripomore k napredku znanosti. V Sloveniji na posameznih področjih uspešno sledimo tem smernicam, tudi v okviru povezav s tujino. Na našem področju imamo dobre povezave s kliniko, vendar zaradi omejene količine sredstev težje sledimo hitremu razvoju. Primer, kako hitro se znanost razvija, so npr. celice iPS. Od prve objave leta 2007 so poročila o novih dosežkih na tem področju sledila mesečno, za kar pa je potrebno več let usmerjenega raziskovalnega dela.

Kje vidite največji potencial matičnih celic za zdravljenje v prihodnosti? Kdaj mislite, da bodo prve take terapije v uporabi na kliniki?
Napredek na področju raziskav matičnih celic v zadnjih letih je res izjemen, tako v razumevanju njihovih značilnosti kot tudi njihovega potenciala za uporabo v medicini. Že danes se nekateri tipi matičnih celic uporabljajo za zdravljenje, potekajo pa tudi številne predklinične in klinične študije. Za napredek bo pomembno razviti načine za avtomatizacijo postopkov gojenja celic v laboratoriju, kar bo omogočilo standardizacijo pripravkov in večjo dostopnost zdravljenja. Velik potencial človeških matičnih celic pa je tudi v njihovi uporabi za razvoj testnih sistemov, s katerimi bi predvidoma lahko izboljšali razvoj novih zdravil.

Dr. Mojca Jež, univ. dipl. biotehnologinja