Linie laboratoryjne
Linie komórkowe pochodzące z abortowanych tkanek płodowych są dość powszechnie stosowane w badaniach i medycynie od czasu stworzenia w latach 60. szczepu komórkowego WI-38, który uzyskano w Instytucie Wistar w Filadelfii w Pensylwanii, oraz MRC-5, który pochodził z laboratorium Medical Research Council w Londynie (zob. Nature 498, 422-426; 2013). Wirusy łatwo namnażają się w tych komórkach i są one wykorzystywane do produkcji wielu globalnie ważnych szczepionek, w tym przeciwko odrze, różyczce, wściekliźnie, ospie wietrznej, półpaścowi i wirusowemu zapaleniu wątroby typu A.
Oszacowano, że 5,8 miliarda ludzi otrzymało szczepionki wykonane przy użyciu tych dwóch linii komórkowych, które wraz z innymi stały się standardowymi narzędziami laboratoryjnymi w badaniach nad starzeniem się i toksycznością leków. (Badania z takimi liniami nie są objęte amerykańskimi przepisami regulującymi wykorzystanie świeżych komórek i tkanek płodowych, ani nie są ujęte w bazie danych NIH). W ciągu ostatnich 25 lat, płodowe linie komórkowe zostały wykorzystane w szeregu postępów medycznych, w tym w produkcji leku na zapalenie stawów i białek terapeutycznych, które zwalczają mukowiscydozę i hemofilię.
Ale dostępne na rynku płodowe linie komórkowe mają ograniczone zastosowanie dla naukowców, ponieważ nie naśladują wiernie rodzimej tkanki i reprezentują tylko podzbiór typów komórek: WI-38 i MRC-5, na przykład, zostały wyprowadzone z płuc płodu. Linie te mogą również akumulować mutacje po replikacji in vitro w czasie. A stworzenie humanizowanych myszy, takich jak myszy Su, wymaga całych fragmentów narządów płodowych, aby zapewnić wystarczającą liczbę komórek macierzystych. Z tych wszystkich powodów badacze zwracają się ku świeżej tkance.
W Stanach Zjednoczonych jest ona pobierana w ośrodkach medycznych i klinikach, które dokonują aborcji na podstawie mozaiki praw i przepisów regulujących zgodę, pobieranie i przekazywanie tkanek (patrz „Tkanka płodowa a prawo”). Prawo amerykańskie mówi, że kliniki mogą pobierać „rozsądne opłaty”, aby zrekompensować koszty dostarczenia tkanki, ale sprawia, że czerpanie z tego zysków jest przestępstwem. Urzędnicy Planned Parenthood twierdzą, że kliniki uzyskują pełną i świadomą zgodę od kobiet decydujących się na oddanie szczątków płodu do badań, a organizacja ogłosiła w październiku, że jej kliniki nie będą już odzyskiwać kosztów w wysokości 45-60 dolarów za próbkę za pobranie tkanki.
Z klinik tkanka płodowa jest następnie często przekazywana firmom zajmującym się dostawami do badań biologicznych, które działają jako pośrednicy i przetwarzają tkankę przed sprzedaniem jej naukowcom. Su płaci 830 dolarów za każdą próbkę tkanki wątroby płodu dostarczoną do jego laboratorium przez jednego z najczęściej używanych dostawców, Advanced Bioscience Resources w Alameda w Kalifornii.
HIV i AIDS
Kategorią pracy z tkanką płodową, która przyciąga najwięcej funduszy NIH, jest badanie HIV i AIDS: stanowi ono 64 z 164 grantów NIH. Naukowcy w tej dziedzinie od dawna zmagają się z niedostatkiem skutecznych modeli tej wyjątkowej ludzkiej choroby. Standardowe modele, makaki, są drogie w hodowli, są zakażone SIV zamiast HIV i mają reakcje immunologiczne, które różnią się od tych u ludzi. Elastyczność i zdolność adaptacji tkanki płodowej – oraz jej bogactwo jako źródła komórek macierzystych – pozwoliły na stworzenie wielu myszy z uczłowieczonym układem odpornościowym.
Wśród nich wyróżnia się mysz BLT (bone marrow-liver-thymus), która została stworzona w 2006 roku. Model ten powstaje poprzez zniszczenie układu odpornościowego zwierzęcia, a następnie chirurgiczne przeszczepienie myszom fragmentów tkanki wątroby i grasicy pochodzących z ludzkiego płodu. Układ odpornościowy jest dodatkowo humanizowany poprzez przeszczep szpiku kostnego, przy użyciu krwiotwórczych komórek macierzystych z tej samej płodowej wątroby. Zwierzę umożliwia badania np. nad reakcjami immunologicznymi, które są kluczowe dla opracowania skutecznej szczepionki przeciwko HIV. Mysz „przyspieszyła badania nad patogenezą HIV i nowymi metodami wykorzystania odporności przeciwwirusowej do kontroli HIV”, czytamy w niedawnej recenzji kilku naukowców finansowanych przez NIH, którzy używają myszy.
Mysz pomogła również wykazać, że leki profilaktyczne mogą zapobiegać pochwowym zakażeniom HIV – strategia, która jest obecnie w późnym stadium badań na ludziach. Zwierzę jest obecnie wykorzystywane do badania, w jaki sposób infekcja genitalna wirusem herpes simplex zmienia odporność na błonie śluzowej pochwy, ułatwiając zakażenie HIV. W podobnym duchu Su wykorzystuje teraz swoją uczłowieczoną mysz do badania mechanizmów, dzięki którym współzakażenie wirusem zapalenia wątroby typu C i HIV może przyspieszyć rozwój choroby wątroby.
Są też wady: średnia długość życia myszy BLT jest stosunkowo krótka, wynosi tylko około 8,5 miesiąca, ponieważ zwierzęta te mają tendencję do rozwoju nowotworów grasicy. A uczłowieczony układ odpornościowy nie jest dziedziczony, więc model musi być tworzony wciąż na nowo – co prowadzi do ciągłego zapotrzebowania na tkankę płodową, które tak niepokoi przeciwników aborcji.
Rozwój człowieka
W niektórych dziedzinach badań tkanka płodowa może z czasem zostać zastąpiona innymi materiałami i metodami: alternatywnymi, elastycznymi typami komórek, w tym ludzkimi komórkami ES i indukowanymi pluripotencjalnymi komórkami macierzystymi (iPS), oraz organoidami, czyli stworzonymi w laboratorium strukturami komórkowymi, które przypominają tkankę z normalnych organów. Ale jest jedna dziedzina, w której, jak twierdzą naukowcy, tkanka płodowa jest potrzebna z definicji: badania nad wczesnym rozwojem człowieka i dlaczego czasami przebiega on nieprawidłowo.
„Ludzka tkanka płodowa prawdopodobnie nigdy nie zostanie zastąpiona w niektórych dziedzinach badań, szczególnie w odniesieniu do rozwoju płodu”, mówi Wolinetz. A zastosowanie takiej pracy wykracza daleko poza zrozumienie zaburzeń rozwojowych, takich jak wrodzone choroby serca lub inne wady rozwojowe, mówi Neil Hanley, endokrynolog na Uniwersytecie w Manchesterze, Wielka Brytania. W przypadku szerokiego zakresu chorób i zaburzeń występujących u osób dorosłych wiemy, że mają one swoje źródła we wczesnym okresie rozwoju człowieka” – mówi – „Cukrzyca typu 2 i schizofrenia to tylko niektóre z tych przypadków. „I jeśli nie zrozumiesz normalnego, nie zrozumiesz nienormalnego.”
30 grantów z zakresu biologii rozwojowej z wykorzystaniem tkanki płodowej, które zostały przyznane przez NIH w 2014 roku, obejmuje badania nad różnicowaniem się mioblastów, które są embrionalnymi prekursorami komórek mięśniowych, do kilku badań nad rozwojem układu moczowo-płciowego-badań mających znaczenie, na przykład, dla hypospadias, powszechnego stanu, w którym cewka moczowa nie zamyka się, a spód penisa jest niekompletnie uformowany. Jednym z projektów jest stworzenie trójwymiarowego atlasu ekspresji genów w bulwce genitalnej, prekursorze penisa. Innym jest badanie aktywności genów w komórkach wyściełających jelito płodu, co ma pomóc w wyjaśnieniu nadmiernego zapalenia jelit u wcześniaków. Hanley mówi, że takie badania są ważne, szczególnie dlatego, że regulacja genów – drobiazgowo dostrojona symfonia, która kontroluje, kiedy i gdzie geny są aktywne – może różnić się uderzająco między gatunkami, więc ustalenia w innych zwierzętach często nie są prawdziwe u ludzi.
Ponad połowa z 30 dotacji jest przeznaczona na badania rozwoju mózgu, a wiele z tych projektów szuka postępów w zwalczaniu dolegliwości takich jak autyzm, schizofrenia i choroba Alzheimera. Larry Goldstein, neurobiolog z University of California San Diego School of Medicine w La Jolla, używa komórek zwanych astrocytami z mózgów abortowanych płodów do odżywiania neuronów, które uzyskał z komórek iPS i które mają mutacje związane z chorobą Alzheimera. Uważa się, że astrocyty wydzielają czynniki, które utrzymują neurony w zdrowiu w kulturze, a on wykorzystuje ten system do badania patogenezy choroby i testowania potencjalnych leków.
Goldstein ma nadzieję, że w końcu wyprowadzić astrocyty, zbyt, z komórek iPS. Ale „ludzkie astrocyty płodowe, które otrzymujemy obecnie są złotym standardem, który używamy i będziemy używać, aby porównać astrocyty, które robimy przez różnicowanie”, mówi. Wykorzystał również neurony z poronionych mózgów płodowych do porównania z neuronami wytworzonymi z komórek iPS4. „Dopóki tkanka płodowa jest dostępna, jest to bardzo cenne jej wykorzystanie” – mówi.
Inne 23 granty NIH wykorzystujące tkankę płodową dotyczą rozwoju oczu i chorób. Uszkodzenia nabłonka barwnikowego siatkówki (RPE), pojedynczej warstwy komórek w tylnej części oka, odgrywają kluczową rolę w wielu chorobach oczu, w tym w zwyrodnieniu plamki żółtej związanym z wiekiem, które jest najczęstszą przyczyną ślepoty u dorosłych w krajach rozwiniętych. W latach 2000 nastąpił postęp w sposobach tworzenia kultur komórkowych z RPE pobranych z oczu płodów, co pozwoliło naukowcom na badanie funkcji tych komórek w naczyniach. I chociaż niektórzy naukowcy zwrócili się do komórek macierzystych, aby wygenerować RPE, jak Goldstein, nadal używają tkanki płodowej jako punktu odniesienia dla normalnego rozwoju i funkcji.
Goldstein zgodził się mówić do Nature, mówi, ponieważ „ktoś musi mówić odpowiedzialnie”. Podkreślił, że on i jego koledzy intensywnie myślą o etyce swojej pracy. „Nie jesteśmy zadowoleni z tego, w jaki sposób materiał stał się dostępny, ale nie chcielibyśmy, aby został zmarnowany i po prostu wyrzucony.”
Od czasu do czasu tkanka płodowa jest wykorzystywana do pracy klinicznej. W zeszłym roku firma Neuralstem z Germantown w stanie Maryland, we współpracy z naukowcami z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego, rozpoczęła badania, w których komórki macierzyste z płodowego rdzenia kręgowego zostały wszczepione w celu leczenia urazów rdzenia kręgowego. W maju naukowcy z Wielkiej Brytanii i Szwecji rozpoczęli badanie, w którym neurony dopaminergiczne z abortowanych płodów przeszczepiane są do mózgów pacjentów z chorobą Parkinsona (patrz Nature 510,195-196; 2014). Badania z użyciem tkanki płodowej budzą mniej kontrowersji w krajach, w których aborcja jest szerzej akceptowana.
Niewygodne oglądanie
Klipy wideo Planned Parenthood spowodowały, że nawet niektórzy zwolennicy badań nad tkanką płodową poczuli się niekomfortowo. W jednym z filmów lekarz Deborah Nucatola, starszy dyrektor ds. usług medycznych grupy, opisuje, jak miażdży płody powyżej i poniżej kluczowych organów, aby zachować je nienaruszone do badań. Opisała również obrócenie płodu w położenie miednicowe, aby dostarczyć głowę jako ostatnią, kiedy szyjka macicy jest bardziej rozszerzona, co pozwala zachować mózg.
Wzbudziło to pytanie, czy lekarze zmieniają techniki aborcyjne, aby spełnić żądania badawcze, naruszając powszechnie obowiązujące zasady etyki badawczej. Arthur Caplan, bioetyk w New York University School of Medicine, odrzuca filmy jako „czystej polityki”, ale niektóre z materiałów filmowych „nie dostać moja brew do łuku”, mówi. „Nie można używać innego podejścia do aborcji, aby spróbować coś zachować. To są po prostu no-no’s.”
Planned Parenthood rzeczniczka Amanda Harrington mówi, że organizacja nie jest świadoma żadnych przypadków, w których metoda aborcji została zmieniona w celu zachowania narządów. Ale, dodaje, „jeśli drobne poprawki, które nie mają wpływu na zdrowie i bezpieczeństwo kobiety, są dokonywane, gdy kobieta wyraziła chęć oddania tkanki, jest to całkowicie właściwe, etyczne i legalne”. Zdrowie i bezpieczeństwo kobiet, mówi, „jest zawsze priorytetem numer jeden”.
Pytanie dla wielu naukowców jest to, co wynik kontrowersji będzie. Na piętach strzelaniny Colorado, niektórzy republikanie w Kongresie wycofali się z wcześniejszych prób defundacji Planned Parenthood, a prezydent Obama ma zawetować każdą ustawę, która to robi. Oznacza to, że trwałe szkody wyrządzone przez filmy wideo mogą w końcu zostać wyrządzone nie budżetowi Planned Parenthood, ale nauce. Od lipca w Kongresie Stanów Zjednoczonych pojawiły się cztery projekty ustaw, które kryminalizowałyby lub w inny sposób ograniczały badania naukowe, a prawodawcy rozpoczęli podobne starania w kilkunastu stanowych legislaturach. (Missouri, Arizona i Dakota Północna już zakazują badań.)
Su poczuł, że klimat dla jego badań staje się coraz chłodniejszy, kiedy 1 października podpisano nowe prawo w Karolinie Północnej, które czyni przestępstwem sprzedaż tkanki płodowej za jakąkolwiek kwotę na terenie stanu. Su otrzymuje tkanki, których używa, spoza stanu, ale przesłanie stojące za nowym prawem go niepokoi. „Mam nadzieję, że obecne kontrowersje lub ewentualne interwencje kongresowe nie spowolnią badań biomedycznych” – mówi. „Korzyść jest większa niż wada w tej sprawie.”
Kontrowersje „absolutnie stawiają badania nad tkanką płodową na ryzyko”, mówi Caplan. „Młodzi naukowcy raczej nie wejdą na pole targane kontrowersjami, gdzie finansowanie jest niepewne, a fizyczne zagrożenia są realną możliwością.”
Caplan mówi, że mogą pojawić się paralele z wydarzeniami z początku lat 2000, kiedy wykorzystanie ludzkich komórek ES w amerykańskich badaniach stało się politycznie napięte. Wówczas przyjęto surowe przepisy federalne regulujące finansowanie badań przez NIH, ale niektóre stany, w tym Kalifornia i Massachusetts, zareagowały na nie, przeznaczając pieniądze na naukę.
„Aby iść naprzód, rzeczywistość jest taka, że badania nad tkanką płodową nie muszą być wszędzie finansowane lub dozwolone” – mówi Caplan. „To musi być dozwolone gdzieś.”
Ten artykuł jest reprodukowany za zgodą i został po raz pierwszy opublikowany 7 grudnia 2015 r.
.