Buněčná terapie je jednou z velmi nadějných možností léčby, která se současné medicíně otevírá, a ve světě tak vzniká nemalé množství preparátů založených na této technologii. Práci na vývoji léku, jenž využívá velmi specifické buňky z Whartonova želé v pupečníku, před nedávnem dokončila i česká biotechnologická společnost PrimeCell a pět let trvající výzkum se nyní podle jejího vědeckého ředitele Serhiye Forostyaka posouvá do fáze klinického testování. Celý váš výzkum se týká mezenchymálních stromálních buněk. Čím jsou tyto buňky tak jedinečné? Regenerační potenciál MSC (mesenchymal stem cell) je známý už docela dlouho. V posledním desetiletí těmto buňkám věnovaly hodně úsilí a energie vědecké společnosti, působící zejména v oblasti regenerativní medicíny. Klinické testování MSC pro léčbu vážných stavů, jako je roztroušená skleróza, poranění míchy a mozku, neurodegenerativní onemocnění typu Alzheimerova choroba, amyotrofická laterální skleróza či Parkinsonova choroba, prokázalo účinnost i bezpečnost použití těchto buněk.
Hovoříme tedy o kmenových buňkách? Když se mluví o mezenchymálních stromálních buňkách různého původu, používá se často termín „mezenchymální kmenové buňky“, což z odborného pohledu není zcela přesné. Laicky řečeno, typická kmenová buňka je jakýmsi stavebním materiálem, z něhož lze vytvořit různé typy buněk. Tomu se říká schopnost diferenciace. Ale MSC, na rozdíl od kmenových buněk, už mají omezené diferenciační schopnosti, a proto není úplně správné je nazývat buňkami kmenovými. Nicméně, v literatuře se často používá slovní spojení „dospělé kmenové buňky“, mezi které také spadají MSC.
Kde všude se s mezenchymálními buňkami můžeme v těle setkat? V lidském těle buňky vykazující vlastnosti mezenchymálních kmenových buněk byly izolovány například z tukové tkáně, zubních tkání, amniotické membrány a tekutiny, placenty a fetální membrány, endometria či menstruační krve. Jednoznačně nejbohatším zdrojem MSC je Whartonův rosol, což je tkáň v pupečníku, dále pak kostní dřen nebo tuková a svalová tkáň. Ačkoli umíme odebírat MSC buňky ze všech těchto míst, rozhodli jsme se pracovat pouze s pupečníkovou tkání, a to z několika důvodů, které se týkají vlastností samotných MSC buněk. Ty totiž vykazují větší regenerační potenciál, mohou se používat alogenně, tedy od cizího dárce. Tím, že nespatřily světlo světa, jsou nedotčené způsobem života dárce a jeho okolím. Mají také unikátní vlastnosti z pohledu interakce s buňkami vrozené imunity a neexistuje etické omezení jejich použití, protože jde fakticky o biologický odpad. Pokud si rodiče nenechají pupečníkovou tkáň uložit ve tkáňové bance, skončí po porodu bohužel v odpadkovém koši.
Na projektu se podílí více různých subjektů. Jaké jsou jejich kompetence? Tento výzkum podpořila Technologická agentura ČR, přičemž naše společnost PrimeCell byla jeho byla hlavním řešitelem. Kromě podpory z agentury jsme do výzkumu mezenchymálních buněk investovali vlastní prostředky v řádech desítek milionů korun. Dalším spolupříjemcem dotace a spoluřešitelem projektu bylo Mezinárodní centrum klinického výzkumu při Fakultní nemocnici u sv. Anny v Brně a korejská společnost Hansbiomed. PrimeCell měl na starosti realizaci a koordinaci celého výzkumu od zajištění nutných povolení, odběru perinatálních tkaní, optimalizaci izolace a charakterizace MSC, což jsme dělali právě ve spolupráci s brněnským mezinárodním centrem, dále také nastavení a zajištění výrobních postupů až po přípravu farmaceutické dokumentace pro získání povolení správné výrobní praxe od regulátora – Státního ústavu pro kontrolu léčiv. Celý výzkum trval zhruba pět let a momentálně jsme ve fázi, že jsme o toto povolení zažádali. Jakmile jej získáme, začneme na jeho základě připravovat klinické testovaní našeho výrobku, který dostal název Remescor.
Jak složitý je vývoj takového přípravku? Celkově jde o časově i finančně nesmírně náročný proces, proto než se jakýkoliv nový lék dostane k pacientům, uběhne spousta dlouhých let. V posloupnosti jednotlivých kroků se nejprve musíte vypořádat s legislativou, nastavit podmínky pro průmyslovou výrobu pomocí bioreaktoru a s patřičnou dokumentací požádat regulátora o povolení správné výrobní praxe. V této fázi už existuje léčivý přípravek, ale musí ještě projít náročným klinickým testováním pro ověření jeho bezpečnosti a prokázání účinnosti.
A čím vším jste se při práci konkrétně zabývali? Víte, laik si představuje výzkum tak, že vidí laboratoř s baňkami a křivulemi, ve které pobíhají rozcuchaní vědci v bílých pláštích, míchají chemické sloučeniny a sem tam sledují v mikroskopu, co se pod tím vším odehrává. Realita je ale úplně jiná, zvlášť v našem aplikovaném výzkumu, kdy předem víme, čeho chceme dosáhnout, a zabýváme se spíše tím, jak toho dosáhnout nejlepším možným způsobem. V první fázi jsme si museli namodelovat proces, jakým budeme mezenchymální buňky izolovat. Dále jsme testovali média, růstové faktory, a když jsme nalezli optimální protokol, pustili jsme se do samotné izolace buněk z Whartonova rosolu. Těmto z tkáně odebraným buňkám se říká primární buněčná kultura. Dalším krokem pak bylo správné nastavení bioreaktoru. Museli jsme například najít ten nejlepší průtok média a další parametry včetně následného zamrazení namnožených buněk. Pak jsme museli kvůli požadavkům SÚKL provést trojité opakování celého procesu od začátku až do konce v podmínkách, ve kterých se budou buňky následně vyrábět. Tím se potvrdilo, že js
e schopni produkovat stále stejné buněčné produkty ve standardní kvalitě a stejných počtech. Zmínil jste, že pro průmyslovou výrobu používáte bioreaktor. O co konkrétně jde? Představuji si to jako takovou „množírnu“ buněk… Ano, biologický reaktor, který používáme, je skutečně takovou množírnou na buňky, umožňuje standardní poloautomatizovanou kultivaci ve velkém objemu. Oproti klasické kultivaci ve 2D podmínkách, například na Petriho miskách nebo v kultivačních lahvích, umožňuje tento systém kultivaci buněk v trojrozměrném prostoru. Využívá konstrukce nanovláken, na kterých se namnožené buňky uchytí a mohou se dále množit. Podstatnými faktory množení je správné „krmivo“ pro buňky a pak samozřejmě všechno ostatní, jako je teplota, vlhkost, světlo atd. Díky bioreaktoru se tak výrazně zkracuje čas kultivace a minimalizuje možnost chyby způsobené lidským faktorem. Jeden cyklus kultivace buněk v bioreaktoru trvá 7 až 11 dnů a na jeho konci získáváme stovky milionů buněk.
Výstupem z bioreaktoru jsou tedy mezenchymální buňky. V čem a jak se uchovávají? Po ukončení kultivace jsou buňky „sklizeny“ a kryologicky konzervovány v tekutém dusíku při teplotě −196 °C. Tento buněčný produkt se uskladňuje až do okamžiku použití pro výzkum nebo léčbu. Aplikace je poměrně jednoduchá, probíhá bezprostředně po rozmrazení a jde většinou o intravenózní infuzi.
Co nastane, když se buňky pomocí infuze vpraví pacientovi do těla? Buňky si po podání do těla samy dokážou najít místo, kde se nachází zánět nebo imunitní porucha. Jakmile si toto místo najdou, postaví se do role zkušeného dirigenta, který diriguje buněčný orchestr. Začínají působit, a to v případě zánětů buď přímo, kdy se kontaktují s buňkami hostitele, nebo v případě imunitních poruch nepřímo, kdy začnou uvolňovat biologicky aktivní látky, jako jsou růstové faktory, cytokiny či peptidy apod, kterými ovlivní postiženou oblast. Mají tedy parakrinní účinek. MSC buňky se takto dají použít nejen k život zachraňující léčbě, ale také k rekonvalescenci či k regeneraci organismu proti opotřebení nebo chcete-li stárnutí.
Jaké choroby se mezenchymálními buňkami dají léčit? Lze použít tyto buňky preventivně k regeneraci organismu / v regenerativní medicíně? Dnes je popsána celá řada stavů, při kterých bylo klinicky testováno použití MSC. Nejvíce slibným směrem je léčba reakce štěpu proti hostiteli (GVHD – graft versus host disease) nebo syndromu akutní dechové tísně. Některá centra již používají buněčnou terapii na GVHD jako standard. Byl také prokázán velký potenciál u pacientů s neurologickými poruchami, kdy MSC výrazně zvýšily účinnost léčby pacientů. Jelikož jde ale o biologickou léčbu živými buňkami, je docela těžké prokázat exaktní mechanismus účinku. Z toho důvodu je zatím využití MSC vhodné pro onemocnění, kde není k dispozici účinná a bezpečná léčba klasickými farmaceutickými prostředky. Jsme přesvědčeni, že včasné použití MSC u řady nemocí nebo preventivní podání při život ohrožujících stavech, jako je míšní a mozkové poranění, infarkt myokardu, GVHD, ARDS nebo covid-19, může zásadně zlepšit léčbu pacientů. /Kristina Kadlas Blümelová/
