Cuda transplantologii dzieją się dosłownie na naszych oczach

Julia Kalęba
Julia Kalęba
Z dr hab. Justyną Drukałą spotykamy się w nowoczesnym uniwersyteckim laboratorium, w którym hoduje się komórki ludzkiej skóry, jedyny ratunek dla wielu chorych.

Początki transplantologii nie przypominały tego, z czym możemy ją teraz kojarzyć.

Ludzie od wieków starali się zastępować uszkodzone części ciała albo uzupełniać jego ubytki innymi materiałami. Ale zanim nasi przodkowie odkryli możliwości transplantologii, najpopularniejszym sposobem naprawiania ciała były protezy. Już starożytni Egipcjanie, którzy ze względów religijnych dbali o integralność ciała po śmierci, uważali za konieczność zrekonstruowanie ubytków w czasie balsamowania zwłok. Warto zwrócić uwagę na badania archeologiczne, które dowodzą, że złote protezy zębowe stosowano już 2,5 tysiąca lat p.n.e.

Widzimy jednak, że te pierwsze próby rekonstruowania ciała dotyczyły wyłącznie mechanicznych protez. Prawdopodobnie nikt wówczas nawet nie wyobrażał sobie, że kiedykolwiek będzie możliwe przeszczepianie żywych narządów w ciele człowieka. W Galerii Egipskiej British Museum w Londynie można zobaczyć bardzo dobrze spreparowany sztuczny palec stopy. Archeolodzy, którzy datują to znalezisko na ok. 600 r. p.n.e., zastanawiają się, czy takie protezy nie były przypadkiem jednak stosowane wówczas już za życia. Gdyby tak było, mielibyśmy piękny ślad podwalin współczesnej protetyki.

Co było ważnym, milowym krokiem, który sprawił, że zaczęliśmy myśleć o przeszczepach żywych tkanek?

Pierwsze wzmianki o przeszczepach datowane są na III wiek naszej ery. Nie bez powodu świętych Kosmę i Damiana uważamy do dziś za patronów transplantologii. Według jednej z przypowieści o cudownych uzdrowieniach tych świętych, przeprowadzili oni udaną transplantację nogi w czasach, gdy wiedza medyczna nie pozwalała nawet myśleć o takich operacjach, a dokładniej już w 287 roku (co zresztą zostało uwiecznione na obrazie „Cud świętych Kosmy i Damiana” Fernanda del Rincóna). Ponad 1300 lat później Włoch Gaspare Tagliacozzi opracował metodę rekonstrukcji nosa i przeszczepił płat skóry z ramienia pacjenta.

Ale era przeszczepiania narządów rozpoczyna się wraz z XIX wiekiem.

Przyjęcie się przeszczepionego narządu jest determinowane właściwym jego odżywianiem, o czym decyduje szybkie jego ukrwienie po wykonanej transplantacji. Na przestrzeni kolejnych wieków musiało więc dojść do wielu przełomowych odkryć, żebyśmy równe 50 lat temu, 3 grudnia 1967 roku usłyszeli, że skuteczny przeszczep serca jest możliwy. Dokonał tego zespół chirurga Christiaana Barnarda.

Tymi odkryciami było opracowanie skutecznej anestezji, techniki szwów chirurgicznych zespalających naczynia krwionośne i, w końcu, zastosowanie immunosupresji, która zapobiega odrzutom przeszczepów, i która już wtedy pozwoliła na transplantację narządów od niespokrewnionych dawców. Dała początek intensywnemu rozwojowi transplantologii. Dziś wykonuje się już przeszczepy wielonarządowe, przeszczepia się kończyny i twarz.

I komórki skóry.

Dlatego, że metoda transplantacji narządów ma swoje ograniczenia. Jednym i chyba zasadniczym problemem jest dostępność narządów do przeszczepienia. Dlatego inżynieria tkankowa, którą zajmuję się w Zakładzie Biologii Komórki UJ, stanowi poważną alternatywę.

Ta dziedzina nauki rozwinęła się dzięki wielkiemu postępowi w zakresie izolacji i namnażania poza organizmem komórek ludzkich, a także próbom rekonstrukcji trójwymiarowych tkanek w oparciu o różnego typu biomateriały i materiały syntetyczne. Połączenie i rozwój dziedzin biologii komórki i inżynierii materiałowej dały początek inżynierii tkankowej, która na świecie stała się atrakcyjną alternatywą dla tradycyjnych przeszczepów.

Mieszamy komórki z klejem, dzięki czemu powstaje żel. I ten właśnie żel wylewamy pacjentowi na ranę

Jak to się stało, że ta nieznana wówczas w Polsce dziedzina wiedzy trafiła na krakowski uniwersytet?

Doniesienia naukowe o wykorzystaniu produktów inżynierii tkankowej docierały do nas już dużo wcześniej. Poza tym, temat hodowli komórek i tkanek ludzkich był od dawna w centrum zainteresowania naukowców, przede wszystkim ze względu na możliwości, jakie daje współczesnej medycynie. W naszym przypadku było tak: na początku lat 90. gościliśmy w Zakładzie Biologii Komórki Uniwersytetu Jagiellońskiego (wtedy Instytutu Biologii Molekularnej UJ, który mieścił się przy al. Mickiewicza 3) dr. Kazimierza Cieślika, ówczesnego ordynatora Oddziału Leczenia Oparzeń i Chirurgii Plastycznej w Szpitalu im. Ludwika Rydygiera w Krakowie.

Zainspirowany doniesieniami z konferencji, na której mówiono o osiągnięciach inżynierii tkankowej w Stanach Zjednoczonych, zasugerował, by na uniwersytecie podjąć próbę hodowli ludzkiej skóry poza organizmem. Temat podjął prof. Włodzimierz Korohoda, który powierzył mi opracowanie metody izolacji i hodowli komórek skóry. To był rok 1992, kiedy kończyłam studia. I tak zostałam przy tym zadaniu na kolejne 25 lat.

Byliśmy gotowi na taki przełom?

Cóż… Nasz instytut mieścił się w dawnym budynku Śląskiego Seminarium Duchownego. Laboratoria były urządzone w pokojach seminarzystów - z małymi oknami, które nie wpuszczały zbyt wiele światła i dębowym, lekko niszczejącym parkietem. Oczywiście dysponowaliśmy aparaturą, która umożliwiała pracę w kontrolowanych warunkach. Nasz materiał był zabezpieczony przed zakażeniem, ale mimo to, warunki pracy bardzo odbiegały od obecnie obowiązujących standardów. Ale skoro pomimo tych spartańskich warunków udało nam się z sukcesem hodować komórki, to chyba byliśmy gotowi, by podjąć pierwsze próby zastosowania komórek w klinice.

Pierwszy udany przeszczep?

To był przeszczep komórek skóry na niegojącą się ranę na podudziu pani Henryki. To była rana, która latami nie goiła się, pomimo wielu różnych prób jej leczenia. Inżynieria tkankowa, rozwijająca się w naszym instytucie, stanowiła tak naprawdę w tym przypadku jedyną alternatywę. Uzyskaliśmy zgodę pani Henryki na eksperyment leczniczy i rozpoczęliśmy namnażanie komórek z wycinka jej własnej skóry. A kiedy preparat był już gotowy, przygotowane do przeszczepu komórki szczelnie zamknięte w probówce, zapakowałam, włożyłam do torebki i zawiozłam do szpitala.

I?

I dostarczyłam komórki na salę zabiegową. Ordynator przygotował ranę, pozwolił mi uczestniczyć w zabiegu, w trakcie którego nałożyliśmy preparat komórkowy w postaci żelu na ranę - w sumie nic nadzwyczajnego. Spektakularny efekt zaskoczył nas dopiero po kilkunastu dniach, kiedy zaobserwowaliśmy, że na ranie powstały małe kolonie komórek, płatki nowego naskórka. Oznaczało to, że wyhodowane komórki przyczepiły się do rany i podjęły podziały po to, aby ta rana została całkowicie przez nie zamknięta. Radość pani Henryki i widok, że metoda, nad którą pracujemy, może rzeczywiście pomagać, skłoniły nas do kontynuacji prób przy coraz szerszej akceptacji środowiska medycznego.

Wtedy rozpoczęła się współpraca instytutu z Uniwersyteckim Szpitalem Dziecięcym w Prokocimiu?

Tak, to właśnie tam wraz z nieżyjącym już prof. Jackiem Puchałą, który zajmował się leczeniem oparzeń dzieci, wykonaliśmy potem najwięcej przeszczepów komórek. Choć na początku ta technika wzbudzała sporo nieufnych spojrzeń.

Dlaczego?

Proszę sobie wyobrazić: na sali operacyjnej leży mały pacjent, którego ciało jest poparzone w 60 proc. Przychodzi biolog, który na salę operacyjną przynosi maleńką probówkę, mieszczącą zawiesinę 4 milionów komórek, które wylewa na ranę. No i to jest ten cały przeszczep. Jeśli nie ma się wyobrażenia o inżynierii tkankowej, trudno od razu zaufać tej metodzie. Ale pięć dni po przeszczepie, kiedy odsłoniliśmy opatrunki, zaobserwowaliśmy, że praktycznie cała powierzchnia, na którą podaliśmy komórki, wygoiła się. Wynik leczenia Mateuszka, o którym teraz opowiedziałam, oraz przypadek pani Henryki, były podstawą do ubiegania się o dofinansowanie tego projektu w Komitecie Badań Naukowych. I udało się.

Jak wygląda hodowla komórek skóry?

Od pacjenta pobieramy małą biopsję - do namnożenia dużej liczby komórek wystarcza skóra średnicy nawet trzech, czterech milimetrów. Tu istotne znaczenie mają komórki macierzyste, które odpowiadają za regenerację tkanek, i których w skórze jest relatywnie dużo. To one powodują, że zniszczony naskórek bardzo szybko się odbudowuje, a w ciągu kilku tygodni jest całkowicie wymieniany. Kiedy izolujemy komórki z tkanki, poddajemy je stresowi, przez który tracą one swoją „macierzystość”, ale, na szczęście, bardzo intensywnie się dzielą.

Dzięki temu możemy w krótkim czasie namnożyć ich bardzo wiele. Zatem wykorzystujemy ich cechę łatwego i szybkiego dzielenia się, by intensywnie namnażać je również poza organizmem, w warunkach laboratoryjnych. Kiedy w naczyniach hodowlanych jest już ich wystarczająco dużo, pobieramy je stamtąd i preparujemy zawiesinę. Musimy zagęścić komórki, więc mieszamy je z klejem tkankowym - to taki klej fibrynowy, stosowany w chirurgii, który w swoim składzie nie różni się od białek tworzących skrzep. Mieszamy więc komórki z klejem, dzięki czemu powstaje żel. I ten właśnie żel wylewamy pacjentowi na ranę.

Zgaduję, że następnie zakładany jest opatrunek. Co dzieje się pod nim?

Jeśli wszystko idzie dobrze - komórki znajdują sobie bezpieczne miejsce, przyklejają się do rany i tam zaczynają się na niej dzielić. Kiedy po kilku dniach zmieniamy opatrunek, widoczne są na niej pierwsze krążki komórek naskórka. Rosnące na ranie fragmenty nowej skóry po czasie zrastają się w ciągłą warstwę, a pacjent wychodzi ze szpitala z nową skórą. Niesamowite, prawda?

Mimo to, inżynieria tkankowa wciąż jest metodą „w razie czego”. Lekarze nadal najczęściej stosują standardowe przeszczepy skóry.

Rzeczywiście, wchodzimy z komórkami na salę operacyjną wtedy, gdy nie ma możliwości zastosowania złotych standardów, wybieranych przez lekarzy w pierwszej kolejności. Dlatego tak ważna jest tu ścisła współpraca biologów z lekarzami, którzy na bieżąco monitorują, jak zachowują się rany pacjentów, kiedy mogą im pomóc tradycyjnym przeszczepem skóry, a kiedy konieczna jest nasza reakcja.

Podkreślmy, że na przestrzeni ostatnich 10 lat inżynieria tkankowa szybko ewoluowała. I myślę, że doczekamy się takiego momentu, gdy stosowanie hodowanych komórek skóry do leczenia ciężkich oparzeń będzie procedurą, którą lekarz prowadzący będzie mógł po prostu wybrać i zastosować. Tym bardziej, że jeszcze kilkanaście lat temu pacjent z oparzeniem 85 proc. ciała nie przeżywał, bo nie było metody, która mogłaby go uratować. Dziś tak już nie jest.

Ta dziedzina nauki udowodniła już, że podobnie jak technika transplantacji, jest krokiem do osiągnięcia głównego celu medycyny, służenia ludzkiemu życiu. Dlaczego więc wciąż jest luksusem?

Pewną barierą pozostaje cena. Inżynieria tkankowa może działać w ściśle kontrolowanych warunkach, drogie są też materiały potrzebne do wytwarzania jej produktów. Z drugiej strony, widok dzieciaków, które wychodzą ze szpitala zdrowe, często z nową skórą, które odzyskują nadzieję na normalność, nie ma ceny. Chore dziecko bardzo motywuje do pracy. Wszystko to, co udało nam się rozwinąć w Instytucie, było napędzane potrzebami tych najmniejszych. Bo kiedy dzwonił profesor Puchała, nie było świąt, nie było dnia i nocy. Był pacjent. I jasna misja do spełnienia.

Spotyka pani te dzieci po zabiegu?

Kiedyś obserwowałam je po każdym przeszczepie. Profesor Puchała uprzedzał, kiedy będzie robił opatrunek, a ja przyjeżdżałam obserwować efekty. I gdzieś moje niespełnione marzenie bycia lekarzem spełniało się. W ubiegłym tygodniu w szpitalu im. Rydygiera przeszczepialiśmy komórki dwudziestokilkuletniej pani, której kilkanaście lat temu przeszczepialiśmy komórki w szpitalu w Prokocimiu, gdy miała osiem lat. Moja imienniczka, oczy zostały te same, więc natychmiast ją rozpoznałam. I to było niezwykłe.

Dziewczyna przyjechała wtedy z bardzo rozległym oparzeniem. Teraz, po latach, ma jeszcze blizny, które jej krępują ruchy i powodują pewne dysfunkcje. Razem z dr Anną Chrapustą chcemy temu zapobiegać, realizując nowy projekt. To nowa metoda. Chcemy stopniowo podawać pacjentom coraz bardziej zaawansowane produkty.

W którą stronę zmierza teraz inżynieria tkankowa skóry?

Pracujemy nad tym, by już nie tylko ratować życie, ale też poprawiać jakość życia. Mówi się, że naskórek ratuje oparzonym życie. Owszem. Ale skóra właściwa, druga warstwa skóry, warunkuje jakość życia, decyduje o elastyczności i rozciągliwości tego narządu. Pierwsze udane próby rekonstrukcji skóry pełnej grubości zakończone opatentowaniem żywego ekwiwalentu skóry miały miejsce w latach 90. ub. wieku w Stanach Zjednoczonych. I to jest właściwy kierunek.

W naszych projektach wspólnie z klinicystami również podejmujemy próby odtworzenia pełnej grubości skóry, wykorzystując odpowiednik skóry właściwej, czyli integrę. Ale w naszym laboratorium hodujemy także inne komórki ludzkie, które znajdą zastosowanie w medycynie regeneracyjnej. Inżynieria tkankowa to szansa, która dzięki postępowi nauki i technologii jest w zasięgu ręki. Szkoda by było z niej nie skorzystać.

Widzimy, że transplantologia rozwija się na naszych oczach. Jeszcze dwa tygodnie temu kontrowersyjny włoski lekarz zadeklarował, że do końca roku przeprowadzi pierwszy przeszczep głowy na żywych ludziach. Ale to raczej nie brzmi prawdopodobnie?

Sprawa jest bardzo kontrowersyjna. Być może technicznie taki zabieg jest możliwy, obawiam się jednak, że skuteczne zintegrowanie rdzenia kręgowego wciąż pozostaje trudnym wyzwaniem… Niezależnie od naukowych osiągnięć, na pani pytanie musimy szukać odpowiedzi na innych płaszczyznach: etycznej, filozoficznej, moralnej. Bo jeśli w ogóle taki przeszczep byłby możliwy, nasuwa się wiele pytań dotyczących tożsamości pacjenta.

I tego, co my właściwie chcemy osiągnąć. Długowieczność, nieśmiertelność? Czy powinniśmy przedłużać życie w nieskończoność, czy tylko ratować w sytuacjach zagrożenia. Kiedy eksperymentować, a kiedy się od tego powstrzymać. Być może fakt, że na przeszczep ten nie zgodzono się w Europie i Ameryce, świadczy, że, na szczęście, poza naprawianiem ciała, widzimy w człowieku coś więcej.

Wideo

Materiał oryginalny: Cuda transplantologii dzieją się dosłownie na naszych oczach - Plus Gazeta Krakowska

Komentarze

Komentowanie artykułów jest możliwe wyłącznie dla zalogowanych Użytkowników. Cenimy wolność słowa i nieskrępowane dyskusje, ale serdecznie prosimy o przestrzeganie kultury osobistej, dobrych obyczajów i reguł prawa. Wszelkie wpisy, które nie są zgodne ze standardami, proszę zgłaszać do moderacji. Zaloguj się lub załóż konto

Nie hejtuj, pisz kulturalne i zgodne z prawem komentarze! Jeśli widzisz niestosowny wpis - kliknij „zgłoś nadużycie”.

Podaj powód zgłoszenia

Nikt jeszcze nie skomentował tego artykułu.
Dodaj ogłoszenie

Wykryliśmy, że nadal blokujesz reklamy...

To dzięki reklamom możemy dostarczyć dla Ciebie wartościowe informacje. Jeśli cenisz naszą pracę, prosimy, odblokuj reklamy na naszej stronie.

Dziękujemy za Twoje wsparcie!

Jasne, chcę odblokować
Przycisk nie działa ?
1.
W prawym górnym rogu przegladarki znajdź i kliknij ikonkę AdBlock. Z otwartego menu wybierz opcję "Wstrzymaj blokowanie na stronach w tej domenie".
krok 1
2.
Pojawi się okienko AdBlock. Przesuń suwak maksymalnie w prawą stronę, a nastepnie kliknij "Wyklucz".
krok 2
3.
Gotowe! Zielona ikonka informuje, że reklamy na stronie zostały odblokowane.
krok 3