„Labai daug vėžio formų pagydomos, taikant jau turimą protokolinį gydymą, tačiau ne visos vėžio formos jam pasiduoda. Remiantis savo tyrimų duomenimis, manau, kad tiek gydymas, tiek diagnostika taps vis labiau individualizuota“ – sako Vilniaus universiteto Gyvybės mokslų centro (VU GMC) mokslininkė dr. Rūta Navakauskienė. Jos mokslinės grupės tyrimai su kamieninėmis ląstelėmis ir jų pritaikymu gydymui – šios pažangos dalis.
Lietuvos mokslų akademija (LMA) spalio mėn. dr. R. Navakauskienės (kartu su prof. Daliumi Navakausku, dr. Veronika Viktorija Borutinskaite ir prof. Daliumi Matuzevičiumi) darbų ciklą „Vėžinių ir kamieninių ląstelių vaidmens tyrimas ligų patogenezėje ir jų taikymas terapijai – eksperimentinės biologijos ir kompiuterinės informatikos sinergija (2008–2022)“ paskelbė pretendentu laimėti Lietuvos mokslo premijai.
Su profesore pasikalbėjome apie jos vykdomus tyrimus ir vėžio gydymo ateitį.
– Daug tyrimų atliekate, bandydami suprasti, kaip susergama ir kaip geriausia gydyti leukemiją. Ko apie leukemiją dar nežinome? Ką jūs bandote ar norėtumėte sužinoti?
– Manau, reikėtų pradėti nuo to, kas yra leukemija. Tai – baltųjų kraujo kūnelių vėžys. Kaip ir visų vėžių atvejais, tiksliai nežinoma, kaip ji atsiranda. Tai gali būti kenksmingi aplinkos veiksniai, galbūt stresas ar radioterapinis ir chemoterapinis gydymas, sergant kitomis ligomis.
Visos subrendusios organizmo ląstelės yra diferencijuotos – tai yra, jos atlieka tam tikrą organo, kurį jos sudaro, funkciją. Iš kaulų čiulpuose esančių kamieninių ląstelių išsivysto visos mums žinomos kraujo ląstelės. Vykstant jų diferenciacijai kamieninės kraujo ląstelės tampa subrendusiomis kraujo ląstelėmis, atliekančiomis joms skirtą funkciją.
Vystantis kraujo vėžiui, tam tikrame kamieninių kraujo ląstelių diferenciacijos etape įvyksta nepageidaujami pakitimai, o jų diferenciacija į galutinai subrendusias ląsteles sustoja. Tai gali vykti dėl genetinių mutacijų, pakitusių signalinių kelių, epigenetinių pakitimų.
Gali būti, kad tai atsitinka ir dėl sutrikusio imuninio atsako. Suaugusiame organizme, jei pakinta normali ląstelė ar jos vystymasis, gerai veikianti imuninė sistema sugeba tokias ląsteles atpažinti ir nugalėti – todėl mes nesusergame vėžiu ar kitomis ligomis. Tačiau, jei imunitetas nusilpęs, prisideda kiti veiksniai, normalus ląstelės vystymasis gali būti sutrikdomas ir kraujo kamieninė ląstelė pradeda nekontroliuojamai daugintis, neatlieka jai skirtos funkcijos.
Mes savo moksliniuose tyrimuose fokusuojamės į nepageidaujamus epigenetinius pakitimus, kurie taip pat labai svarbūs normaliam ląstelių vystymuisi ir funkcionavimui. Jei konkrečiau, dirbame su ūmia mieloidine leukemija.
– Kokie esminiai molekuliniai skirtumai tarp sveikos kamieninės ir vėžinės ląstelės?
– Iš tiesų, jos turi daug bendrų bruožų. Bendras ir išskirtinis bruožas yra gebėjimas save atnaujinti, dalintis ir daugintis. Tačiau esminis skirtumas – sveika kamieninė ląstelė gali kontroliuoti savo dalijimąsi, o vėžinė ląstelė dauginasi nekontroliuojamai, todėl atsiranda navikas.
Sveikos kamieninės ląstelės diferencijuojasi, kai organizmui reikia tam tikrą funkciją atliekančių, subrendusių ląstelių. Tuomet jos diferencijuojasi į tam tikro audinio specifikuotą ląstelę. O vėžinė ląstelė nesidiferencijuoja, ji tiesiog nesustabdomai dauginasi.
Kaip minėjau, mes tiriame epigenetinius procesus, susijusius su kamieninių ląstelių diferenciacija ir pokyčius, atsirandančius vėžinėse ląstelėse. Organizmui svarbu ir epigenetinė įvairovė.
– Ką tai reiškia?
Kamieninių ląstelių epigenetinis profilis ir jų pokyčiai diferenciacijos metu lemia tų ląstelių įvairovę. Jei pradėtume nuo pradžių, visos mūsų ląstelės turi tą pačią genominę DNR, tačiau, kai jos diferencijuojasi į tam tikro audinio specifikuotą ląstelę, genai ima veikti visiškai skirtingai tam, kad atliktų organui būdingą funkciją. Šį procesą reguliuoja epigenetika.
Jei epigenetiniai mechanizmai lemia kamieninių ląstelių įvairovę, tai vėžinių ląstelių epigenetiniai pakitimai lemia jų suvėžėjimą. Moksliniuose tyrimuose mes naudojame įvairius epigenetinius modifikatorius ir jų kombinaciją, kad pagydytume vėžinę, šiuo atveju, leukeminę, ląstelę.
– Iš karto klausimas, kaip jūs tiriate ląstelių charakteristikas ir jų galimą potencialą gydymui?
–Atliekame sveikų ir vėžinių ląstelių molekulinius tyrimus ir vykdome gautų rezultatų palyginamąją analizę – norime pamatyti, kas gi vyksta tose normaliose ląstelėse, kuo tiksliai skiriasi molekuliniai mechanizmai sveikose ir vėžinėse ląstelėse. Molekulinius tyrimus atliekame tiek genetiniame, tiek epigenetiniame, tiek ir baltymų bei jų modifikacijų, tai yra, proteominiame, lygiuose.
Tyrimuose naudojame komercines ląstelių linijas, kurias perkame sertifikuotuose ląstelių bankuose. Viso pasaulio mokslininkai, dirbantys šioje tyrimų srityje, naudoja tas pačias ląsteles. Tai yra in vitro tyrimai.
Tačiau tuo neapsiribojame, nes beveik 30 metų vykdydami mokslinius tyrimus, supratome, kad komercinės linijos nėra tokios pačios, kokios yra organizme. Bendradarbiaudami su onkologais-hematologais, turime galimybę tirti vėžines ląsteles, išskirtas iš paciento (ex vivo). Tai reiškia, kad, gavę biologinę medžiagą iš paciento, sergančio leukemija, išskiriame vėžines kraujo ląsteles ir analizuojame jas molekuliniame lygyje.
Mes naudojame įvairius epigenetinius modifikatorius ir jų kombinacijas. Genų raiškos reguliaciją darome per epigenetinį perprogramavimą. Tam naudojame įvairius cheminius agentus ir diferenciacijos induktorių, nes, kaip minėjau, mūsų tiriamas leukemijos tipas yra susijęs su sustojusiu ląstelės vystymusi tam tikroje diferenciacijos stadijoje. Todėl turime ląstelę pastimuliuoti, kad indukuotume diferenciaciją į normalią, subrendusią ląstelę. Žinoma, vertindami atrinktų epigenetinių kombinacijų efektyvumą vėžio gydyme, atliekame ir ikiklinikinius tyrimus (in vivo) – naudojame bandomuosius laboratorinius gyvūnus.
Kultivuojamos ląstelių kultūros
– O kokius gyvūnus dažniausiai naudojate?
– Mūsų naudojami bandomieji laboratoriniai gyvūnai – pelės. Visus mokslinių tyrimų rezultatus in vitro, ex vivo, in vivo (pelėse) publikuojame aukšto pasaulinio lygio moksliniuose žurnaluose. Tikimės, kad klinikos, biotechnologinės ar komercinės ir farmacinės įmonės juos pastebės ir perkels į klinikinius tyrimus.
– Gal galite papasakoti, kaip kamienines ląsteles galima naudoti vėžio gydyme?
– Klinikiniais tyrimais yra patvirtintas ir kai kurių kraujo vėžio formų gydymas, vykdomas atliekant kamieninių ląstelių transplantaciją. Lietuvoje tai daroma nuo 1999 metų. Kiek man žinoma, kamieninių ląstelių terapija naudojama vaikų leukemijų atvejais, kai išsivysto transplanto prieš šeimininką sukelta liga. T ląstelių terapija, naudojama daugiau limfoblastinei leukemijai. Daug klinikinių tyrimų naudojant kamienines ląsteles yra vykdoma kitose šalyse – daugiausia JAV.
Mes su savo moksline grupe taip pat ieškome ir alternatyvių šaltinių kamieninėms ląstelėms. Tam naudojame perinatalinius darinius ir reprodukcinės sistemos audinius. Tai – placenta, virkštelė, virkštelės kraujas, vaisiaus vandenys, endometriumo audinys. Sukūrėme ir metodus tų ląstelių išskyrimui.
O šios ląstelės unikalios tuo, kad jos nėra imunogeniškos – jos gali būti naudojamos alogeninei transplantacijai. Jos turi šimtaprocentinį suderinamumą su kitu šeimininku. Pagal savo charakteristikas ir savybes jos yra tartum tarpinės tarp embrioninių kamieninių ląstelių ir suaugusio žmogaus kamieninių ląstelių.
Su kamieninėmis ląstelėmis dirbame jau virš 10 metų. Iš mūsų mokslinės grupės gautų rezultatų ir kartu bendradarbiaujant su tarptautiniais partneriais, drąsiai galime teigti, kad jas galima pritaikyti ne tik vėžio gydymui, bet ir daugybei kitų ligų – reprodukcinės sistemos patologijoms, įgimtoms patologijoms, vaisiaus patologijų diagnostikai ir kt.
– Minėjote, kad gaunate perinatalinius darinius. Kaip vyksta šis procesas? Ar pats žmogus, kaip pavyzdžiui, nėščioji, turi sutikti su jumis pasidalinti audiniais?
– Taip. Kadangi dirbame su biologine medžiaga, turime visus būtinus ir patvirtintus Bioetikos komiteto leidimus vykdyti biomedicininius tyrimus su biologine medžiaga. Asmuo, sutinkantis dalyvauti biomedicininiame tyrime visada pasirašo sutikimo formą. Tik tokiu atveju yra galimas biomedicininis tyrimas.
Jei kalbėtume apie vaisiaus vandenis, jie yra imami tik tais atvejais, kai yra įtariama vaisiaus vystymosi patologija. Jie nėra imami esant normaliam nėštumui. Mūsų moksliniai tyrimai vyksta glaudžiai bendradarbiaujant su gydytojais. Ir man labai malonu pažymėti, kad, vykdant biomedicininius tyrimus, abipusiai ir glaudžiai bendradarbiaujame, vertindami mokslinių tyrimų rezultatus. Tikime, kad šie darbai pasitarnaus ir tolesniuose klinikiniuose tyrimuose.
– Tikriausiai, tarpdisciplininis mokslininkų, medikų ir t. t. bendradarbiavimas kartu padeda ir aiškiau suformuluoti problemą? Pavyzdžiui, medikai, tikriausiai, mato iš praktikos, ko reikia, tada kreipiasi į mokslininkus, kad jie padėtų tai išspręsti.
– Taip, būtent taip. Jei grįžtume prie vėžio, yra vėžio formų, kurios pasiduoda gydymui, ir pacientai pasveiksta. Bet yra tokių formų, kurios sunkiai pasiduoda ar nepasiduoda visai.
Kalbant apie mūsų tiriamą ūmią mieloidinę leukemiją, dalis pacientų pasveiksta, bet yra tokių atvejų, kai vėžys tampa atsparus gydymui – mes tiriame atsinaujinančią / atsparią gydymui ūmią mieloidinę leukemiją. Tokiu atveju, ypatingą vietą užimtų personalizuotas gydymas.
Bendradarbiaudami su onkohematologais, atlikome vieną tyrimą, kurio metu pastebėjome, kad blogos prognozės atvejais pacientai turi skirtingą mitochondrinį aktyvumą. Pavyzdžiui, pacientų vėžines ląsteles, kurių oksidacinis fosforilinimas yra pakitęs, ex vivo tyrimuose paveikėme jau žinomu vaistu, naudojamu esant metaboliniams pakitimams ir kuris yra naudojamas II tipo diabetui bei policistinių kiaušidžių sindromui gydyti. Savo tyrimais parodėme, kad šis preparatas teigiamai paveikė ir kraujo vėžines ląsteles, kurių mitochondrinis aktyvumas yra pakitęs. Šiuos rezultatus esame paskelbę tarptautinėje spaudoje (doi: 10.1002/mc.23092, doi: 10.3390/molecules26082303). Tai įrodo, kad personalizuotas gydymas, paremtas molekuliniais tyrimų rezultatais, yra labai svarbus.
– Pataisykite mane, jei klystu, bet atrodė, kad prieš keliolika metų kamieninėms ląstelėms buvo skiriamas didelis dėmesys. O dabar taip atrodo, kad tarsi viskas nurimo. Ar tai tiesa?
– Mokslo pažanga vyksta labai greitai, technologijos kuriamos labai greitai, todėl susidomima vis nauja kryptimi. Buvo metas, kai labai susidomėta kamieninėmis ląstelėmis. Negaliu atsakyti, ar dabar sumažėjo mokslininkų grupių, kurios dirba su šiomis ląstelėmis. Manau, kad ne. Sausio mėnesį kaip tik vykstu į konferenciją JAV, kuri skirta kamieninių ląstelių, kaip pažangios terapijos galimybių, pristatymui. JAV tikriausiai yra daugiausiai mokslininkų grupių ir įmonių, kurios tiria ir vertina kamieninių ląstelių terapijos galimybes.
Žinoma, darbo su kamieninėmis ląstelėmis reguliavimo klausimai yra problemiški. Priklausau europiniui bendradarbiavimo mokslininkų, dirbančių su kamieninėmis ląstelėmis, tinklui. Kiek žinau, kamieninių ląstelių panaudojimo galimybės labai priklauso nuo nacionalinių reguliavimo taisyklių, bioetinių leidimų klinikiniams tyrimams ir pan.
Atsakant į jūsų klausimą, manau, kad dėmesys kamieninių ląstelių tyrimams ir terapiniam panaudojimui niekur nedingo, o tik dėl mokslo pažangos atrandamas vis naujas tyrimų objektas, kuris iki šiol nebuvo žinomas ir tiriamas, ir tada daug kas pasiduoda naujų tyrimų objektų analizei, jiems skiriama daugiau finansavimo.
– Kokio proveržio vėžio gydyme ar supratime apie vėžį dabar reikėtų, kuris iš esmės pakeistų tai, kaip vėžį suprantame ir gydome?
– Kaip minėjau, labai daug vėžio formų yra pagydomos, taikant jau turimą protokolinį gydymą, tačiau ne visos vėžio formos jam pasiduoda. Remiantis savo mokslinių tyrimų duomenimis, manau, kad tiek gydymas, tiek diagnostika taps vis labiau individualizuota. Tai yra, vertinant paciento navikinį audinį ir molekulinius, epigenetinius ir kt. pakitimus jame. Ir pagal individualiai nustatytus molekulinius pakitimus bus pritaikomas kombinacinis gydymas. Žinoma, čia aktualus bus ir finansinis klausimas.
Beje, mes įvykdėme projektą, kurio metu ištyrėme, pagal kurių genų raišką galėtume spręsti, ar leukemija gali atsinaujinti. Nuodugniai tai ištyrę ir nustatę keletą su tuo susijusių genų, esame pateikę rekomendacijas LR Sveikatos apsaugos ministerijai. Sakyčiau, jog tai yra mano, kaip mokslininkės, indėlis į mediciną.
– Spalio mėnesį buvote nominuota Lietuvos mokslo premijai už savo mokslinių darbų ciklą. Gal galite plačiau apie jį papasakoti?
– Taip, esame nominuoti ir dalyvaujame konkurse šios premijos paskyrimui už darbų ciklą 2008–2022 metais. Ciklas vadinasi „Vėžinių ir kamieninių ląstelių vaidmens tyrimas ligų patogenezėje ir jų taikymas terapijai – eksperimentinės biologijos ir kompiuterinės informatikos sinergija“.
Mes eksperimentinės biologijos tyrimus sinergizuojame su kompiuterine informatika. Apie molekulinius vėžinių ir kamieninių ląstelių tyrimus jau papasakojau, o jų rezultatų apdorojimui pasitelkėme kompiuterinę informatiką. Žmogaus vėžinių ir kamieninių ląstelių biožymenų pakitimai ir jų lygio nustatymai atlikti, pasitelkus skaitinio intelekto metodus, naudojant mašininį mokymąsi ir sukūrus naujus matematinius algoritmus. Taigi skaitinis intelektas ir matematinis modeliavimas pritaikytas pažangiam vėžinių ir kamieninių ląstelių molekulinių taikinių vaizdinimui ir interpretavimui.
Mūsų darbą konkursui teikia Vilniaus Universitetas kartu su VILNIUS TECH universitetu, kadangi esame 4 mokslinių darbų ciklo bendraautoriai, atstovaujantys abu universitetus.
Baltymų-žymenų vaizdinimas ir lokalizacijos ląstelėje nustatymas
– Ar nudžiugino ši nominacija? Juk tai – labai didelis įvertinimas mokslininkui.
– Taip, žinoma, vien nominacija, kad esame įvertinti ir atrinkti į šį konkursą, yra labai svarbi. Ją tikrai vertiname ir džiaugiamės, kad esame pastebėti.
– Linkiu sėkmės konkurse. Ačiū už pokalbį.
– Ačiū jums.
Kalbėjosi Goda Raibytė-Aleksa
Nuotraukos iš VU ir Prof. R. Navakauskienės asmeninio archyvo