Még azok is, akik kevésbé jártasak a biológiában, tudják, hogy az őssejteknek számos potenciális gyógyászati alkalmazása lehetséges: felhasználhatók egy szívinfarktus után a szívsejtek regenerálására és pótlására, valamint a Parkinson-kóros emberek agyában lassan elsorvadó idegsejtek helyettesítésére is.

A kutatók számára az őssejtek terápiás használatakor az egyik legnagyobb kihívást az jelenti, hogy elérjék az őssejtek kívánt, speciális sejtté fejlődését. Természetes körülmények között az emberi testben ez a folyamat olyan meghatározott kémiai és pszichikai hatások eredményeként jön létre, amelyeket az orvostudománynak még nem sikerült teljes körűen azonosítania és elemeznie.

Laboratóriumi körülmények között, kémiai anyagok használatával már korábban is volt lehetőség az őssejtek különböző típusú sejtekké alakulásának befolyásolására, de ezek az eredmények nem mindig a várakozások szerint alakultak, és nem voltak kellően biztonságosak.

Az amerikai Northwestern University tudósainak egy csoportja most azzal állt elő, hogy mégis van megoldás. Azt mondják, puszta fizikai ráhatással képesek irányítani az őssejtek átalakulásának folyamatát, olyan jól ismert technikák alkalmazásával, amelyek a háromdimenziós, mikroszkopikus sejteket alakítják, és újraformálják őket a lapos felszínükön. A folyamatot pásztázószondás litográfiának nevezik.

Az őssejtek kémiai anyagok használata nélküli, nanomintázott felszínre helyezésekor a tudósok megfigyelték, hogy képesek előidézni az őssejtek csontsejtté fejlődését. Az eljárás kiterjesztésével elképzelhető, mint mondják, hogy lehetővé válik mesterségesen az őssejtek bármilyen sejtté alakítása.
Az emberi szervezetben támadt zavarok létrehozására egy speciális, ún. mesenchymal őssejt (MSCs) termelődik, amely a véráramba kerülve körbeáramlik a testben és ott ágyazódik be, ahol a legnagyobb szükség van rá.

Az MSCs-nek megvan az a képessége, hogy különböző szövettípusokká alakuljon, azaz más szóval a sejt pluripotens.
A döntés, hogy milyen sejtté fejlődik, részben a szöveteket felépítő, őssejteket körülvevő mátrix molekuláris szerkezetétől függ. Alapvetően tehát a mátrix szerkezete az, ami aztán meghatározza a szövet lágyságát – míg például az agy egy lágy, puha szövet, addig az izmok merevebbek, a csontok pedig szilárdak.

Amerikai tudósoknak sikerült a természetben előforduló állapotot rekonstruálniuk. A mátrixban a sejt mintázatát adó molekuláris szerkezetet felhasználva, a nano-méretűtől a mikroszkóppal is látható hasábok segítségével egy kis üveglapon felépítették a nano-térképet. A folyamatot polimer tollas eljárásnak nevezik, mivel a letapogatást egy, a toll hegyénél százezerszer kisebb, hihetetlenül éles, piramisszerű pontok halmazát kirajzoló eszközzel molekuláról molekulára végzik.

A kutatók az MSCs-ket egy bizonyos nanoszkópikus alakzattá növesztették, és képesek voltak befolyásolni a szövettani fejlődésüket.

„A rengeteg kezdeti lehetőség után gyorsan sikerült azonosítani azokat a tényezőket, amik a leginkább meghatározzák az őssejtek osteocitákká (csontsejt) alakulását” - mondta Chad A. Mirkin, a kutatás vezetője, aki a Weinberg College of Arts and Sciences kémia professzora, valamint a northwesterni Nemzetközi Nanotechnológiai Intézet (International Institute for Nanotechnology) igazgatója is egyben.

Az eszköz jelentőségét az adja, hogy segítségével lehetővé válik a betegektől pluripotens őssejtek levétele, amelyeket a kiválasztott háromdimenziós mátrixon átfuttatva az orvosok képesek az általuk választott sejtté alakítani, hogy aztán ezek, a páciensbe visszaültetve elvégezzék a sérült szövetek regenerálását.
„További fejlesztéseket követően a kutatók az eljárás segítségével képessé válhatnak bármilyen funkciójú sejt mesterséges előállítására”- mondta Mirkin.

„A háromdimenziós látásmód nagyon szemléletes, mivel képes stilizált formában megjeleníteni a környezeti tényezőket” – nyilatkozta Fiona Watt, a Kings College London, Őssejtkutató és Regeneratív Orvoslási Központjának (Centre for Stem Cells and Regenerative Medicine) professzora és igazgatója.

„Számos tanulmány érvel amellett, hogy az őssejtnél alkalmazott topológia – annak módja, ahogy a sejtet 3D-ben megjelenítik - befolyásolja a sejt viselkedését. Ha a csontjaidra és porcaidra gondolsz, ez logikusnak tűnik” – fűzte hozzá Watt.

Marilyn Monk, a University College London Gyermek-egészségügyi Intézetének (University College London's Institute of Child Health) molekuláris embriológiával foglalkozó professzor emeritusa szerint a kutatások másik jelentősége, annak igazolása, hogy az őssejt fejlődését kizárólag a helyi háromdimenziós molekuláris szerkezet határozza meg.

„Ez persze nem az egyetlen módszer, amellyel irányítani lehet az őssejtek fejlődését” – magyarázta Monk. „Tudjuk, hogy a fejlődés szabályozásában többféle, önállóan és egymással kölcsönhatásban is működő mechanizmus vesz részt, amelyek meghatározzák a végső sejtfunkció kialakulását.”

„Napjainkban az őssejt rendeltetésének befolyásolása terén igencsak előrehaladottak a kutatások. A leggyakrabban alkalmazott módszer jelenleg a biokémiai jelzésű molekulák felhasználása.” - mondta a londoni Orvosi Kutatások Nemzeti Intézetében (MRC National Institute for Medical Research) felállított kutatócsoport vezetője, Peter Thorpe.

A fenti eljárás legnagyobb előnye a nanomintázott technológia, bár Thorpe szerint „a szakterület még fejlődőben van, és a tudomány sem mondta még ki a végítéletet, hogy a módszer szélesebb körben is alkalmazható-e őssejt előállításánál.”

Mindazonáltal úgy gondolja, hogy a technológia valódi előrelépést jelent.”Lenyűgöző lenne látni, hogy a kutatók képesek mintát venni a már fejlődésnek indult őssejtekből, hogy aztán a mintázott technológia segítségével úgy avatkozzanak be fejlődési folyamatukba, hogy végül az eredeti szándékuktól eltérően, más szövetté alakuljanak. Azt hiszem, ez Nobel-díjat érne.”

Forrás: Guardian