Mérföldkő vagy melléfogás az őssejtkutatásban?

A stimulus hatására elnyert pluripotencia (stimulus-triggered acquisition of pluripotency, STAP) jelenségéről beszámoló két cikk a Nature-ben jelent meg 2014. január 29-én, az interneten szabadon hozzáférhető itt és itt. A szerzők, Haruko Obokata és munkatársai (RIKEN Fejlődésbiológiai Központ, Kobe, Japán) nem kevesebbet állítanak, mint hogy elkötelezett testi sejtekből szélsőségesnek mondható, de nem specifikus környezeti ingerekkel, például a közeg savanyításával pluripotens vagy akár totipotens sejteket lehet előállítani.

Nem ez lenne az első olyan módszer, amellyel az őssejtkutatók visszafejleszthetik „a tyúkot tojássá”. Shinya Yamanaka és munkatársai 2006-ban számoltak be először az úgynevezett indukált pluripotens őssejtek (iPS sejtek) specializált szövetekből való létrehozásáról; a technika kidolgozásáért Yamanaka 2012-ben Nobel-díjat kapott (megosztva Sir John Gurdonnal, aki évtizedekkel korábban, 1962-ben elsőként bizonyította, hogy a sejtek specializálódása reverzibilis). A „pluripotenciával összefüggő” négy gén (más néven átprogramozó faktorok) átvitelén alapuló módszer lehetővé tette, hogy embriók felhasználása nélkül állítsanak elő klinikai célokra használható őssejteket. Az átprogramozás egérsejtek esetében 1-2 hetet, humán sejtek esetében 3-4 hetet vesz igénybe, hatásfoka legfeljebb 1 ezrelék. Ezzel szemben Obokata és munkacsoportja sokkal egyszerűbb, gyorsabb és jobb hatásfokú technikát írt le, amely nem igényli sejtmagok, gének vagy fehérjék átvitelét.

Az alapkísérletben egyhetes egerek lépéből CD45⁺ limfocitákat izoláltak, majd az izolált sejteket 25 percen át erősen savas közegben (pH = 5,7) inkubálták. A savas fürdő hatására kimutathatóvá vált az Oct4-gfp transzgénnek és a pluripotencia más markereinek expressziója. A pluripotencia igazolására fluoreszcens festékkel megjelölt STAP sejteket fecskendeztek be egér embriókba, és azt találták, hogy a fluoreszkáló sejtek a kifejlett egerek valamennyi szövetében megjelennek. A kutatók igyekeztek a legnagyobb körültekintéssel igazolni, hogy a STAP sejtek valóban a differenciált vérsejtekből, és nem a sejtpopuláció esetleges differenciálatlan sejtjeiből származtak. In vitro differenciálódási esszékben és teratómaesszékben ezek a STAP sejtek egyaránt képesek voltak ektodermává, endodermává és mezodermává differenciálódni. A munkacsoportnak a T-limfocitákon kívül tucatnyi más differenciált sejtet is sikerült STAP sejtekké átprogramoznia, így többek között agy-, bőr-, tüdő- és májsejteket. A szerzők egyike, Charles Vacanti nyilatkozata szerint a csoportnak humán STAP sejtek sikeres előállítására vonatkozó eredményei is vannak már, ezek azonban még ellenőrzésre szorulnak.

A STAP sejtek meglepő tulajdonsága, hogy a jelek szerint – az iPS sejtekkel és az embrionális őssejtekkel ellentétben – képesek placentaszövetet alkotni. Ennek a megfigyelésnek nagy gyakorlati jelentősége lehet, mert megkönnyítheti a STAP sejtekből kiinduló klónozást. A klónozás során megtermékenyítetlen, sejtmagjuktól megfosztott petesejtekbe kell beültetni valamilyen differenciált donorsejt magját, majd az így létrejött embriót tenyészteni kell és be kell ültetni a pótanya méhébe. Ha a STAP sejtekből valóban létrejöhet placenta, akkor ezek a sejtek a pótanyába közvetlenül beültethetők.

A munkacsoport nem tárt fel specifikus mechanizmust a szomatikus sejtek „meglepően nagyfokú látens dinamikus plaszticitásának” hátterében. Az általuk vizsgált szomatikus sejtek „szubletális ingerek által aktivált ismeretlen celluláris működések következményeként szabadulnak ki egyedfejlődési elköteleződésük alól”, írják, és nincs bizonyíték arra, hogy a pluripotenciát egyazon specifikus mechanizmussal idézi-e elő a savas közeg, a fizikai károsodás, a plazmamembrán perforációja, az ozmotikus sokk, a növekedésifaktor-depriváció, a hősokk vagy a nagy Ca²⁺-koncentráció.

A fölfedezést ismertető és elemző internetes portálok már a cikkek megjelenését követő napokban hangot adtak kételyeiknek. Az egyik szakmai blogon hat pontban foglalták össze a mai tudásunk birtokában még el nem dönthető kérdéseket. (1) Reprodukálható lesz-e a módszer más laboratóriumokban? (2) Az átprogramozás humán sejtekkel is megvalósítható? (3) Működik-e a technika kifejlett szervezetekből nyert sejtekkel is? (4) Milyen molekuláris mechanizmusok állnak a háttérben? (5) Számottevő gyakorisággal történnek-e ezekben a sejtekben mutációk vagy epimutációk (változások a genomban, illetve az epigenomban)? (6) Kialakulhat-e ezekből a sejtekből teratómán kívül más tumor?

Február közepén a RIKEN Intézet úgy döntött, vizsgálatot indít a közleményeket ért bírálatok miatt. Kiderült, hogy nincs minden rendben az ábrák körül, és a Nature hírrovatának kérdéseire válaszoló őssejtkutatók közül első próbálkozásra senki sem tudta reprodukálni az eredményeket. A közben más kutatóhelyre távozott egyik társszerző, Teruhiko Wakayama sem járt sikerrel. Mindamellett nem ritkaság, hogy az egyik laboratóriumban könnyen kivitelezett kísérletet a másik laboratóriumban rendkívül nehezen tudják megismételni. A reprodukálhatóság eldöntése egyesek szerint 2 hónapba, mások szerint egy egész évbe is telhet. Rossz jel, hogy március 10-én Wakayama professzor a cikkek visszavonását sürgette. Érthetetlen, hogy bár Obokata és munkatársai állítólag már 2011-ben előállítottak egér STAP sejteket, humán sejtekkel csak az utóbbi hónapokban kezdtek kísérletezni. Végül fölmerül egy súlyos elméleti ellenvetés: a különféle környezeti behatásokra posztembrionálisan megjelenő őssejtekből teratómák, teratokarcinómák fejlődnek ki, ezért jelentős evolúciós nyomásnak kell hatnia az ellen, hogy specializált sejtek nem specifikus stimulusok hatására pluri- vagy totipotenssé váljanak.