Un grup de cercetatori a reusit pentru prima data, sa induca, influenteze culturile de laborator ale celulelor stem umane, in dezvoltarea de celule specializate, unice, necesare in tratamentul afectiunilor vezicii urinare.
Studiul realizat la Institutul UC Davis pentru terapii regenerative si publicat recent in revista stiintifica Stem Cells Translational Medicine, este semnificativ, deoarece ofera o modalitate de a regenera tesutul epitelial al vezicii urinare pentru pacientii a caror vezica urinara e redusa dimensional sau nu functionează corect, cum ar fi in cazul copiilor cu spina bifida (defect congenital al coloanei vertebrale) si al adultiilor cu leziuni ale maduvei spinarii sau cancer de vezica urinara.
Scopul studiului a fost de a utiliza celule stem umane pentru regenerarea in laborator de tesuturi ce pot fi transplantate la pacienti pentru a reface sau inlocui vezica urinara cu probleme de functionare.
Profesorul Eric Kurzrock, director al departamentului de chirurgie urologica pediatrica de la Spitalul UC Davis si cercetator principal al studiului, a intitulat lucrarea sa „Inducerea celulelor stem embrionare umane si celulelor stem pluripotente induse in uroteliu”.
Pentru a dezvolta celulele vezicii urinare, Kurzrock si colegii sai de la UC Davis au investigat doua categorii de celule stem umane. In experimentele lor cheie, au folosit celule stem pluripotente induse (celule iPS), care au fost derivate in laborator din culturi de celule.
Daca cercetari suplimentare demonstreaza ca grefele de tesut de vezica urinara cultivate din celule stem umane vor fi sigure si eficiente pentru pacient, Kurzrock a declarat ca sursa a grefelor ar putea fi celule iPS derivate din pielea proprie a pacientilor sau celule din sangele cordonului ombilical. Acest tip de tesut ar fi optim, deoarece scade riscul de respingere imunologica care caracterizeaza majoritatea transplanturilor.
A fost elaborat un protocol pentru a dirija celulele pluripotente in dezvoltarea de celule de tip vezical, procedura fiind eficienta si, cel mai important, celulele au proliferat de-a lungul unei perioade mari de timp – un element esential in orice aplicatie de inginerie tisulara.
„Ce este interesant despre aceasta descoperire este faptul ca, deschide de asemenea o serie de oportunitati, folosind celule pluripotente”, a declarat Jan Nolta, profesor si director al UC Davis si co-autor al noului studiu. „Cand putem cu siguranta directiona si diferentia celulele stem pluripotente, avem mai multe optiuni in dezvoltarea de terapii noi si eficiente pentru medicina regenerativa. Protocoalele utilizate pentru a crea tesutul vezicii urinare ofera de asemenea o perspectiva asupra altor tipuri de regenerare tisulara”.
Cercetatorii de la UC Davis au folosit pentru prima data celule stem embrionare umane obtinute de la banca de celule stem umane a Institutului National de sanatate. Celulele stem embrionare pot fi dirijate spre orice tip de celule din organism (de exemplu, ele sunt pluripotente), iar echipa a indus cu succes diferentierea acestor celule stem embrionare in celule de vezica urinara.
Ei au folosit ulterior acelasi protocol pentru a diferentia celule iPS din piele si sange din cordonul ombilical in celule de vezica urinara, numite uroteliu, ce captusesc interiorul vezicii urinare. Celulele au exprimat o proteina unica si marker al celulelor de vezica urinara numita uroplakin, ce face vezica urinara impermeabila la toxine din urina.
Cercetatorii UC Davis au ajustat sistemul de cultura in care celulele stem au fost dezvoltate pentru a incuraja celulele sa prolifereze, diferentieze si exprime proteina vezicii urinare, fara a depinde de semnalele de la alte celule umane, a spus Kurzrock. In cercetarile viitoare, Kurzrock si colegii sai planuiesc sa modifice culturile de laborator, astfel incat acestea nu vor avea nevoie de produse umane si animale, ceea ce va permite utilizarea celulelor la pacienti.
Principala preocupare a lui Kurzrock ca medic este sa trateze copii care sufera de spina bifida si alte tulburari congenitale. In prezent, cand acesta reconstruieste chirurgical vezica urinara defectuoasa la copil, trebuie sa utilizeze un segment din propriul lor intestin.
Deoarece functia intestinului, care absoarbe produse alimentare, este aproape opusul vezicii urinare, reconstructia vezicii urinare cu tesut intestinal poate duce la complicatii grave, inclusiv formarea de pietre urinare, anomalii electrolitice si cancer. Dezvoltarea alternativa de celule stem nu numai ca este mai putin invaziva, dar se dovedeste a fi mai eficienta.
Un alt beneficiu al studiului UC Davis este intelegerea, ce o ofera asupra cailor / mecanismelor de dezvoltare a cancerului vezicii urinare, care este diagnosticat la mai mult de 70000 dintre americani, in fiecare an, potrivit Institutului National al Cancerului.
„Studiul nostru poate furniza date importante pentru cercetarea fundamentala, in determinarea abaterilor de la procese biologice normale, declansatoare de afectiuni maligne in dezvoltarea celulelor vezicii urinare”, a spus Nolta.
Mai mult de 90 % dintre pacientii care au nevoie de tesut epitelial al vezicii urinare sunt adulti cu cancer de vezica urinara.
Kurzrock a declarat ca „celulele de la vezica acestor pacienti” nu pot fi folosite pentru a genera grefe de tesut, deoarece tesutul implantat ar putea avea un risc ridicat de a deveni canceroase.
Pe de alta parte, folosind celule de vezica urinara derivate din pielea pacientilor poate reduce acest risc. Urmatoarele experimente vor incerca sa dovedeasca faptul ca aceste celule sunt mai sigure”.