Współczesne terapie komórkowe - raport ze wspólnego projektu GUMed-u i Uniwersytetu Chicago

3.11.2010

W ciągu ostatnich pięciu miesięcy naukowcy z Zakładu Immunologii Klinicznej i Transplantologii oraz Katedry i Kliniki Chirurgii Ogólnej, Endokrynologicznej i Transplantacyjnej GUMed prowadzili w grupie dr. Piotra Witkowskiego w Centrum Medycznym Uniwersytetu Chicago prace nad przeszczepianiem wysp trzustkowych. Dr Witkowski, dyrektor Programu Przeszczepiania Wysp Trzustkowych na Uniwersytecie Chicago, to wychowanek naszej uczelni. Dyplom doktora nauk medycznych obronił jako asystent w Katedrze i Klinice Chirurgii Ogólnej, Endokrynologicznej i Transplantacyjnej.

Przeszczep wysp trzustkowych to nowoczesna technika transplantacyjna wprowadzona do praktyki klinicznej około 10 lat temu. Na świecie tego typu terapii poddanych zostało zaledwie kilkaset (500) pacjentów, podczas gdy potencjalne potrzeby to miliony ludzi chorujących na cukrzycę insulinozależną. W transplantologii wysp trzustkowych wyzwaniem jest ciągle ochrona przeszczepu przed odrzuceniem przez organizm biorcy. Dlatego też prowadzona przez uniwersytety współpraca obejmuje również zastosowanie opracowanej na Gdańskim Uniwersytecie Medycznym techniki produkcji komórek regulatorowych. Będą one używane do leczenia immunosupresyjnego pacjentów po przeszczepie wysp trzustkowych. Laboratorium, w którym prowadzone były badania ma bardzo bogatą i niezwykle ważną dla medycyny historię. To tutaj w 1906 roku, Robert R. Bensley opisał wyspy Langerhansa, co było zasadniczym przyczynkiem do ich identyfikacji, jako tkanki produkującej insulinę. W tym samym laboratorium w 1914 roku dr Franklin McLean opracował pierwszą analityczną metodą pomiaru glukozy we krwi. W roku 1965 dr Donald Steiner opisał tu proinsulinę i jej przemianę do insuliny. Współczesność Uniwersytetu Chicago to przede wszystkim genetyka i leczenie cukrzycy. Kompleks laboratoriów, w którym pracowaliśmy istnieje od roku 1978. Jego powstanie było jednym z ważnych elementów, które umożliwiły sklonowanie genu dla insuliny przez dr. Graeme’a Bella. Było to odkrycie, które doprowadziło do powstania współczesnych preparatów rekombinowanej ludzkiej insuliny, leków ratujących codziennie miliony chorych. Dzięki temu odkryciu skorzystał także Uniwersytet Chicago, który ma swoje udziały w patencie i zyskach ze sprzedaży insuliny. Ale nie tylko badania nad cukrzycą rozwinęły się po wybudowaniu laboratoriów do przygotowania ludzkich tkanek w terapii. Pracownie w kompleksie Uniwersytetu Chicago wykorzystywane są także do produkcji komórkowych szczepionek przeciwnowotworowych, terapii komórkami macierzystymi, terapii genowej i wytwarzania niektórych leków. Ciekawostką jest, że ten standard czystości opracowany przy okazji budowy laboratoriów tego typu został zaadaptowany w pomieszczeniach fabryk produkujących twarde dyski komputerów. Miejmy nadzieję, że podobne laboratorium może pewnego dnia powstać także w naszej Alma mater. Tym bardziej, że także nasz kraj i nasz uniwersytet mają tradycję dotyczącą terapii tego typu. W roku 1965 roku prof. Moskalewski z Warszawskiej Akademii Medycznej jako pierwszy na świecie opisał technikę izolacji wysp trzustkowych, a w latach 80-tych XX wieku prof. Wójcikowski i dr Arendarczyk z Laboratorium Endokrynologii naszego Uniwersytetu prowadzili intensywne badania nad pozyskiwaniem wysp trzustkowych do terapii.

Zdjęcie nr 1	Zdjęcie nr 2	Zdjęcie nr 3
Zdjęcie nr 4	Zdjęcie nr 5	Zdjęcie nr 6
Zdjęcie nr 7	Zdjęcie nr 8	Zdjęcie nr 9
Zdjęcie nr 10	Zdjęcie nr 11	Zdjęcie nr 12
Zdjęcie nr 13	Zdjęcie nr 14	Zdjęcie nr 15
Zdjęcie nr 16

1. Zespół Laboratorium Przeszczepiania Wysp Trzustkowych Centrum Medycznego Uniwersytetu w Chicago. Od prawej: Olivia Cochet, Halima Ibrahim, dr Ryosuke Misawa, dr Ling-Jia Wang, Adam Krzystyniak, dr Natalia Marek, Diane Ostrega, dr hab. Piotr Trzonkowski, dr Piotr Witkowski, Phebe Greenwood. Polscy naukowcy to pracownicy i doktoranci Zakładu Immunologii Klinicznej i Transplantologii GUMed.
   
   
2. Chirurg transplantolog dr med Piotr Witkowski (Assitant Professor of Surgery) – absolwent GUMed, jest obecnie Dyrektorem Labolatorium i Programu Przeszczepiania Wysp Trzustkowych w Uniwersytecie Chicago.
   
   
3. W drodze po trzustkę. Zespół transplantacyjny w samolocie podczas przygotowań do pobrania narządu: dr Piotr Witkowski i dr hab. Dariusz Zadrożny z Katedry i Kliniki Chirurgii Ogólnej, Endokrynologicznej i Transplantacyjnej GUMed, ktrory przyjechal z Polski na krótkie szkolenie.
   
   
4. Laboratorium do przeszczepu wysp trzustkowych wymaga odpowiednio sterylnego ubioru oraz systemu śluz do wejścia i wyjścia, który nie pozwala na dostanie się do laboratorium materiału stałego i powietrza z zewnątrz. Jest to tzw. laboratorium GMP (ang. good manufacturing practice – dobra praktyka produkcyjna) albo często używana w USA nazwa ‘laboratory 100’ od maksymalnej ilości i wielkości cząstek pyłu, które mogą się znaleźć w powietrzu wewnątrz laboratorium. Na zdjęciu dr Marek przechodząca z czystej śluzy ubraniowej do czystej śluzy materiałowej.
   
   
5. Większość roztworów używanych do uzyskania wysp trzustkowych wymaga ich przygotowania tuż przed izolacją albo w jej trakcie. Proces ten musi być ściśle skoordynowany z etapami preparatyki organu tak, aby roztwory były maksymalnie świeże. Na zdjęciu mgr Adam Krzystyniak podczas przygotowywania płynów używanych w procesie trawienia (łączna ilość wszystkich płynów używanych podczas jednej izolacji to nawet kilkadziesiąt litrów; duża część z nich jest mieszana i filtrowana z dokładnością do dziesiątych części mililitra).
   
   
6. Początek procesu. Dr Trzonkowski podczas przyjęcia i sprawdzenia organu w śluzie materiałowej laboratorium. W procesie izolacji wysp trzustkowych niezwykle ważną rolę odgrywa czas i sposób, w jaki organ jest pobrany i dostarczony do laboratorium. Stąd, niezwykle ważne jest współdziałanie z zespołem chirurgów, którzy pobierają narząd oraz koordynatorem, który kieruje organ do odpowiednio przygotowanego laboratorium.
   
   
7. Podczas izolacji. Na pierwszym planie dr Marek przygotowuje zestaw do trawienia trzustki. Na drugim planie dr Ryosuke Misawa i dr Ling-Jia Wang przygotowują organ do nastrzyknięcia go enzymem.
   
   
8. Preparowanie trzustki. Pierwszym etapem izolacji jest oddzielenie organu od otaczających tkanek oraz odpowiednie wypełnienie enzymem, który rozpuszcza elementy zewnątrzwydzielnicze. Na zdjęciu organ wypełniany enzymem po przygotowaniu przez dr Misawa’ę.
   
   
9. Trawienie. Nastrzyknięta trzustka jest następnie intensywnie przepłukiwana roztworem enzymatycznym w celu uwolnienia wysp trzustkowych w tzw. komorze Ricordi’ego. Na zdjęciu dr Misawa, dr Wang, dr Marek i mgr Krzystyniak podczas procesu trawienia.
   
   
10. Trawienie jest krytycznym etapem procesu izolacji. Jego długość oraz warunki trawienia muszą być ściśle kontrolowane. Na zdjęciu dr Trzonkowski podczas kontroli jakości trawionych wysp.
    
    
11. Zbieranie wysp trzustkowych do przeszczepu. Wyspy trzustkowe są oddzielane od strawionych tkanek przy pomocy wirowania gradientowego. Na zdjęciu dr Misawa i dr Marek kolekcjonują frakcje płynu zawierające czyste wyspy trzustkowe.
    
    
12. Proces izolacji wysp trzustkowych wymaga kilkakrotnego rozcieńczania i zagęszczania tkanki. W ciągu około jednej minuty konieczne jest przeprowadzenie kilku litrów płynu zawierającego tkankę do ilości nie większej niż kilkanaście mililitrów zagęszczonego preparatu. Na zdjęciu mgr Krzystyniak podczas zagęszczania wysp.
    
    
13. Końcowy efekt 12-godzinnej izolacji – czyste wyspy trzustkowe pod mikroskopem gotowe do podania pacjentowi.
    
    
14. Wyizolowane wyspy, po testach potwierdzajacych ich wysoką jakość oraz brak kontaminacji sa podawane chorym z niestabilną cukrzycą typu 1. Wyspy zawieszone w specjalnym płynie podawane są w kroplówce do żyły wrotnej chorego poprzez cewnik wprowadzony przezskórnie przez radiologa interwencyjnego w znieczuleniu miejscowym. Chora obserwuje „kapiące” wyspy.
    
    
15. Chora (druga z lewej) świętuje ciastkiem już 5 lat po transplantacji wysp i całkowitym odstawieniu insuliny.
    
    
16. Czy można lepiej? W trakcie naszego pobytu na Uniwersytecie Chicago opracowaliśmy metodę opłaszczania wyizolowanych wysp trzustkowych immunosupresyjnymi komórkami regulatorowymi. Przygotowane w ten sposób do przeszczepu wyspy są chronione przed odrzuceniem przez układ odpornościowy po podaniu ich pacjentowi. Co ważne, po zastosowaniu tak przygotowanych wysp pacjent nie musiałby przyjmować silnie toksycznych leków immunosupresyjnych albo dawka tych leków mogłaby być znacznie mniejsza. Na zdjęciu po lewej opłaszczona wyspa w mikroskopie świetlnym; po prawej ta sama wyspa w mikroskopie fluorescencyjnym – kolor fioletowy to wyznakowane komórki regulatorowe opłaszczające wyspę.