Nauka

Po co nam myszy

Rozmowa z dr. Krzysztofem Szade o komórkach macierzystych i biotechnologii

Dr Krzysztof Szade Dr Krzysztof Szade Leszek Zych / Polityka
Rozmowa z dr. Krzysztofem Szade, laureatem Nagrody Naukowej POLITYKI, o potencjale drzemiącym w komórkach macierzystych i nadziejach, które w medycynie może spełnić biotechnologia.
Polityka

PAWEŁ WALEWSKI: – Prowadzi pan badania nad komórkami macierzystymi. Wydają się spełnieniem prometejskiego snu medycyny o zastępowaniu chorych tkanek nowymi, zdrowymi. To świadomy wybór?
KRZYSZTOF SZADE: – Do pracy naukowej zainspirował mnie ojciec, który jest fizykiem. Ale wybór dziedziny, jaką się zająłem podczas studiów biotechnologicznych na Uniwersytecie Jagiellońskim, wynikał z własnych zainteresowań biologią molekularną. O komórkach macierzystych już bardzo dużo się mówiło, kiedy byłem w klasie biologicznej liceum, więc siłą rzeczy sporo czytałem na ich temat. Potem zadecydował przypadek, że przedmiotem moich badań stały się krwiotwórcze komórki macierzyste, które dają początek wszystkim komórkom naszej krwi.

Na ile wyobrażenia z czasów szkolnych o ich znaczeniu w medycynie regeneracyjnej okazały się prawdziwe w zderzeniu z realiami?
To, co można przeczytać o nich w sferze popularnonaukowej, jest dużym uproszczeniem. Trochę na wyrost akcentuje się nadzieje terapeutyczne. Być może te awangardowe aspiracje naukowców kiedyś się spełnią. W mojej pracy uderza przede wszystkim niezwykle wysoki poziom skomplikowania doświadczeń. Nawet kiedy mam w głowie dobry pomysł, aby coś zbadać, sprawdzić, muszę najpierw zorganizować sobie narzędzia i znaleźć model, który mi na to pozwoli.

Niedawno rozmawiałem z prof. Magdaleną Żernicką-Goetz na temat jej eksperymentów z wykorzystaniem zarodków (POLITYKA 41). Wspomniała, że to frustrujące dla naukowca, kiedy musi sam wymyślić metodę prowadzenia doświadczeń. Porównała takich badaczy do poetów, którzy mają w głowie piękny wiersz, ale nie mogą go przelać na papier, gdyż nie mają pióra. Pan do swoich eksperymentów też musi sobie takie pióro stworzyć?
Tak jak trudno pozyskiwać do badań ludzkie zarodki, ja mam kłopot z krwiotwórczymi komórkami macierzystymi. Są bardzo rzadkie w szpiku kostnym – jedna taka komórka jest wśród 100 tys. innych, więc sama ich izolacja pochłania mnóstwo czasu. Nie da się w pełni sprawdzić ich działania w ludzkim organizmie, musimy wykorzystywać modele mysie. Większość doświadczeń trwa co najmniej przez kilka miesięcy, więc jeśli po roku okazuje się, że doświadczenie nie wyszło i trzeba je powtórzyć, to cierpliwość i wytrwałość wystawiana jest na dużą próbę.

Co zatem było fascynującego w tych komórkach, że mimo tylu trudności poświęca pan im naukową karierę?
W każdej sekundzie w organizmie powstaje 1 mln nowych komórek krwi i wszystkie wywodzą się z krwiotwórczych komórek macierzystych, nazywanych hematopoetycznymi (w skrócie HSC; ang. – Hematopoietic Stem Cells). Kryje się w nich fascynujący potencjał. To jest rzadka populacja. I nie dość, że przekształca się w różne typy komórek krwi, to jest też zdolna do samoodnowy przez cały okres naszego życia. W dodatku komórki HSC są bardzo wymagające! Nie mieszkają w szpiku byle gdzie. Potrzebują superwyspecjalizowanego środowiska, na którym się wspierają – swego rodzaju „rusztowania” będącego niszą szpikową. I ja właśnie analizuję oddziaływania starzejących się komórek HSC z tym mikrośrodowiskiem oraz badam ich rolę w rozwoju nowotworów krwi.

Białaczki wywodzą się z komórek HSC?
Dowody na to, że tak się dzieje w ostrych białaczkach szpikowych, są już bardzo mocne. Paradoksalnie liczba komórek macierzystych z wiekiem rośnie. Ale te stare komórki nie są wcale zdrowe. Mają np. predyspozycje do różnicowania w komórki mieloidalne, czyli w monocyty lub granulocyty, a nie w limfocyty. Z tym wiążemy to, że u osób starszych często występują białaczki mieloidalne.

Leczenie większości białaczek wiąże się z potężną dawką chemii, którą przyjmują chorzy, by wybić jak najwięcej komórek nowotworowych. Ale przy okazji niszczą również szpik, który podczas leczenia trzeba odtworzyć. Jaka mogłaby być w tym rola komórek HSC?
W leczeniu nowotworów krwi często przeszczepia się szpik kostny lub tzw. krew mobilizowaną. Zawierają one komórki HSC, pomocne w odtwarzaniu u biorcy szpiku i krwi. Niestety w szpiku kostnym chorych też już często znajdują się komórki nowotworowe. Moglibyśmy więc przeszczepiać komórki HSC w bardziej selektywny sposób. Problem w tym, że trzeba najpierw zrobić dla zdrowych komórek HSC wolne miejsce w niszach szpikowych, bo inaczej się w nich nie przyjmą. A my dopiero badamy, co w tych niszach się znajduje i co tworzy owe mikrośrodowisko. Jeśli je poznamy, to być może uda się biologicznie uderzyć przeciwciałami w mechanizmy molekularne, które mocują je w niszach. Wtedy będzie można uwolnić i usunąć z nich chore komórki HSC, aby w to miejsce przeszczepić nowe, które zapoczątkują zdrowe linie komórkowe. Dzisiaj przygotowanie pacjenta do przeszczepu jest bardzo obciążające. Nasza strategia ma szanse być dużo lepiej tolerowana.

Hipoteza trafna, a co z realizacją?
Badania niszy szpikowych są dobrze rozwinięte u myszy, natomiast u ludzi dopiero raczkują. Właśnie zaczynamy grant, w którym z zespołem z Austrii staramy się odtworzyć taką ludzką niszę w mysim szpiku, podając do niego komórki zrębu szpiku ludzkiego.

Nie można tych komórek badać w środowisku sztucznym, tylko na myszach właśnie?
Wyciągnięcie z naturalnej niszy jest dla nich tak olbrzymim stresem, że ich biologia od razu zostaje zaburzona. Proszę pamiętać, że stężenie tlenu w szpiku kostnym jest kilkakrotnie mniejsze od tego, w którym żyjemy. Dlatego musimy się posiłkować modelami mysimi. Często spotykam się z zarzutami, nawet ze strony lekarzy, że nie interesuje ich tzw. myszologia, bo oni przecież leczą ludzi. Owszem, markery, za pomocą których poszukujemy w szpiku komórek HSC, są zupełnie inne u gryzoni i u człowieka – ale biologia całego systemu krwiotwórczego jest podobna. Mysz żyje rok, a człowiek średnio 70 lat, ale komórki krwiotwórcze różnicują się w podobny sposób. Nie mamy lepszego modelu.

Jak odbiera pan zatem próby ograniczenia eksperymentów naukowych na zwierzętach?
Staramy się ograniczyć im cierpienia. U ludzi procedura przeszczepu szpiku jest ciężka i nie ma co ukrywać, że dla myszy również. Ale to jedyna droga, by rozwijać medycynę, bo nie da się w tej chwili przeprowadzać tych badań w sztucznych warunkach. Kto uważa inaczej, niestety nie wie, o czym mówi.

Hematologia była pierwszą dziedziną, która poznała się na cudownej właściwości różnicowania komórek macierzystych. Ale bez mariażu z biologią molekularną nie byłoby to chyba możliwe?
To rzeczywiście obecnie jeden z najlepszych przykładów, gdzie biologia molekularna świetnie się sprawdza w medycynie. Leczenie nowotworów krwi coraz częściej opiera się na biologicznych przesłankach: odkrytej mutacji w komórce, konkretnym zaburzeniu, ocenie charakterystyki molekularnej – i na tej podstawie podejmowana jest decyzja o wyborze terapii. Za sprawą diagnostyki molekularnej nowotwory krwi należą dziś do jednej z najbardziej zróżnicowanych grup chorób. Dzielimy je nie tylko w zależności od np. lokalizacji niekontrolowanego rozrostu komórek krwi, ale też od wielu parametrów genetycznych.

Czy jako biotechnolog odczuwa pan satysfakcję z coraz silniejszego zespolenia nauk podstawowych z praktyką kliniczną? Bez biologii molekularnej lekarze stają się coraz mniej skuteczni.
Od 12. roku życia choruję na cukrzycę typu 1, więc osobiście odbieram postęp, który dzięki biotechnologii zaczął się w medycynie. Przecież rekombinowana ludzka insulina, za sprawą której żyję, została stworzona po sklonowaniu jednego genu i wstawieniu jego fragmentu DNA do bakterii Escherichia coli. To pierwszy przykład wykorzystania w praktyce terapeutycznego genu do leczenia ludzi takich jak ja.

A nie sądzi pan, że mamy zbyt rozbudzony apetyt na wykorzystanie potencjału komórek macierzystych i nasze nadzieje na to, że na wzór insuliny w cukrzycy dokonają przełomu w terapiach wielu chorób, są przedwczesne?
To prawda, że większość eksperymentów nie kończy się sukcesem, na jaki czekają pacjenci, i jeśli coś zaczyna wychodzić na modelach mysich, to tylko promil z tego można wykorzystać w terapii. Ale z takim nastawieniem praca badawcza traci sens. Oczywiście przy pisaniu grantów zawsze się nadmienia, że nasze badania mogą pomóc w przyszłości tu i tam, jednak wchodząc do laboratorium, trzeba o tym zapomnieć. Bo rozważanie, czy pomysł się sprawdzi w klinice, jest zbyt paraliżujące – to za daleka perspektywa. Musimy się skupić na metodzie naukowej, skrupulatnie badać wszystkie mechanizmy, a nie da się przewidzieć, który z nich ostatecznie zadziała. Gdy ludzie zaczęli klonować geny, też nie myśleli o tym, że za chwilę wyprodukują ludzką insulinę. Nawet kiedy na horyzoncie nie widać zastosowań terapeutycznych, to według mnie samo badanie ma swoją wartość.

Odbywał pan staż podoktorski na Uniwersytecie Stanforda. Czy to stamtąd przywiózł pan takie przekonanie?
Trudno o lepsze miejsce do pracy naukowej niż Stanford. Znakomity dostęp do sprzętu laboratoryjnego to jedno, ale dla mnie ważniejsza była atmosfera w zespołach badawczych. Tam nikt na nikogo się nie obraża, można wszystko ze sobą przedyskutować. W Polsce nie jest to aż tak powszechne. Przeważnie podchodzimy do wszystkiego bardzo osobiście i krytyka naukowa jest źle odbierana. W porównaniu z Ameryką nasz system jest zbyt hierarchiczny, a przez to anachroniczny. Promowane są tytuły naukowe, a nie jakość nauki.

Rozmawiamy w środku pandemii i wobec naukowców są dziś wielkie oczekiwania. Czy uczeni zdają ten egzamin? Czy w wiarygodny sposób prezentują wyniki eksperymentów ze szczepionkami i lekami mogącymi pokonać koronawirusa?
Zdarzyło się kilka wpadek, gdy opublikowane w renomowanych pismach wyniki badań trzeba było szybko wycofywać. Ale to nieuniknione, bo żyjemy w czasach, których siłą napędową jest rywalizacja i ona udziela się również badaczom. W żadnej dziedzinie nie unikniemy ryzyka oszustw. W badaniach nad komórkami macierzystymi też zdarzały się nadużycia. Ale jeśli coś jest nośne i kontrowersyjne, to zawsze skupia na sobie szczególną uwagę ludzi mniej odpowiedzialnych, którzy próbują się zareklamować i nie zawsze uczciwie zdobyć sławę. To podważa zaufanie do nauki, ale nie powinniśmy jej z tego powodu dyskredytować.

Aż tak mocno wierzy pan w jej siłę i misję?
Rozsądni ludzie powinni opierać swoją wiedzę o świecie na racjonalnym poznaniu naukowym. To ciekawe, że w XXI w. musimy o to walczyć. Bo jak się czyta, co wypisują w mediach społecznościowych reprezentanci ruchów antyszczepionkowych, albo słucha wypowiedzi kwestionujących istnienie koronawirusa, nawet ze strony najważniejszych polityków w Polsce, to włos się na głowie jeży i tym bardziej trzeba pilnować zdrowego rozsądku.

***

Dr Krzysztof Szade jest adiunktem w Zakładzie Biotechnologii Medycznej Wydziału Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego. Laureat tegorocznej Nagrody Naukowej POLITYKI w kategorii Nauki o Życiu. W pracy badawczej zajmuje się m.in. procesami starzenia komórek macierzystych krwi oraz ich interakcjami z otoczeniem w szpiku kostnym, co odgrywa ważną rolę w rozwoju białaczek. Jego badania mogą pomóc opracować lepszą strategię przeszczepiania szpiku i wykorzystać potencjał regeneracyjny krwiotwórczych komórek macierzystych u szerszej niż do tej pory grupy chorych.

PolitykaFundatorzy Nagród Naukowych POLITYKI 2020

Polityka 45.2020 (3286) z dnia 03.11.2020; Nauka i cywilizacja; s. 60
Oryginalny tytuł tekstu: "Po co nam myszy"
Więcej na ten temat
Reklama

Codzienny newsletter „Polityki”. Tylko ważne tematy

Na podany adres wysłaliśmy wiadomość potwierdzającą.
By dokończyć proces sprawdź swoją skrzynkę pocztową i kliknij zawarty w niej link.

Informacja o RODO

Polityka RODO

  • Informujemy, że administratorem danych osobowych jest Polityka Sp. z o.o. SKA z siedzibą w Warszawie 02-309, przy ul. Słupeckiej 6. Przetwarzamy Twoje dane w celu wysyłki newslettera (podstawa przetwarzania danych to konieczność przetwarzania danych w celu realizacji umowy).
  • Twoje dane będą przetwarzane do chwili ew. rezygnacji z otrzymywania newslettera, a po tym czasie mogą być przetwarzane przez okres przedawnienia ewentualnych roszczeń.
  • Podanie przez Ciebie danych jest dobrowolne, ale konieczne do tego, żeby zamówić nasz newsletter.
  • Masz prawo do żądania dostępu do swoich danych osobowych, ich sprostowania, usunięcia lub ograniczenia przetwarzania, a także prawo wniesienia sprzeciwu wobec przetwarzania, a także prawo do przenoszenia swoich danych oraz wniesienia skargi do organu nadzorczego.

Czytaj także

Kraj

Jak kwarantanna odbije się na naszym zdrowiu

Siedzimy na huśtawce społecznej i politycznej. Z jednej strony dyscyplina sanitarna, z drugiej masowe manifestacje oraz bandyckie rozróby na ulicach. Chaos, bezładne poczynania władzy, jak zapowiedź tzw. narodowej kwarantanny, wzmacniają nasz niepokój.

Martyna Bunda, Ewa Wilk
21.11.2020
Reklama