ΠΡΟΣΩΡΙΝΗ EΠΙΤΡΟΠΗ ΑΝΘΡΩΠΙΝΗΣ ΓΕΝΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΑΛΛΩΝ ΝΕΩΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΙΑΤΡΙΚΗΣ ΑΚΡΟΑΣΗ 26ης Απριλίου 2001 Carlos Alonso BEDATE Ακαδηµαϊκή κατάρτιση Πτυχιούχος Φιλοσοφίας Πανεπιστήµιο Pont. Alcalá de Henares 1960 Πτυχιούχος Θεολογίας Επισκοπική Σχολή της Γρανάδας 1966 Μεταπτυχιακό (Master) στη Γενετική Πανεπιστήµιο της Καλιφόρνιας. Davis.ΗΠΑ 1969. Πτυχιούχος Βιολογίας Πανεπιστήµιο της Γρανάδας. 1973. ιδακτορικό Πανεπιστήµιο της Γρανάδας. 1974. ιδακτορικό Πανεπιστήµιο του Nijmegen. Ολλανδία. 1972. Καθηγητής ερευνητής. Ανώτατο Συµβούλιο Επιστηµονικών Ερευνών (CSIC). Κέντρο Μοριακής Βιολογίας. ιεύθυνση: Ταχυδροµική διεύθυνση: Centro de Biología Molecular. Facultad de Ciencias. Universidad Autónoma de Madrid. 28049 MADRID. Τηλέφωνο: 34-913975070. 34-913974863 E-mail Calonso@trasto.cbm.uam.es Επίτιµος καθηγητής του Αυτόνοµου Πανεπιστηµίου της Μαδρίτης (Μαδρίτη) ιεθνής παρακολούθηση για «δοκιµαστικούς εµβολιασµούς κατά της ελονοσίας στην Τανζανία» 1992-1994 (CSIC Ισπανία -MRI (Ελβετία) ΠΟΥ.) Πρόεδρος της Επιτροπής Βιοηθικής του Ανώτατου Συµβουλίου Επιστηµονικών Ερευνών CSIC 1994-98 Αντιπρόεδρος της Επιτροπής Βιοηθικής του CSIC 1998-2001 Συµµετοχή σε εθνικά σχέδια 24 Συµµετοχή σε βιοµηχανικά σχέδια 4 Κατατεθείσες διατριβές διδακτορικού 19 Κεφάλαια βιβλίων 16 ιεθνείς εργασίες 125 DV/437357EL.doc 1
ιπλώµατα ευρεσιτεχνίας 1- Carlos Alonso, José María Requena, Manuel Carlos López Μέθοδος διάγνωσης και κατάταξης ειδών Τρυπανόσωµα cruci Κάτοχος: CSIC αριθ. 9102521 2- Carlos Alonso, José María Requena, Manuel Soto Χιµαιρικό γονίδιο για τη διάγνωση της λεϊσµανίασης και της σχετικής πρωτεΐνης Αριθ. P-9701430 Κάτοχος: Laboratorios Leti * * * Γενετική και ιατρική Έρευνα σχετικά µε τα έµβρυα και την κλωνοποίηση (επιστηµονικές, ιατρικές, δεοντολογικές, νοµικές και ψυχολογικές πτυχές, θεραπευτική κλωνοποίηση για την παραγωγή ολοδυνητικών βλαστοκυττάρων, άλλες πηγές βλαστοκυττάρων, όργανα και ιστοί για µεταµοσχεύσεις, µηχανική ιστών και οργάνων). Η διαφοροποίηση των κυττάρων επιτυγχάνεται µε την τήρηση µιας ακολουθίας µορφολογικών και µοριακών καταστάσεων που προκαλούνται από τη διαφορική έκφραση των γονιδίων που αποτελούν το γένωµά τους. Ωστόσο, παρότι οι καταστάσεις κυτταρικής ειδογένεσης και προσδιορισµού µπορούν να αποδοθούν σε µεγάλο βαθµό σε αυτές τις καταστάσεις διαφορικής µεταγραφικής δραστηριότητας, στις δυναµικές ιδιότητες, ιδιαίτερα των εµβρυακών κυττάρων, δεν συνδέονται απαραιτήτως µε αυτή τη διαφορική έκφραση εφόσον ενδέχεται να υπάρξουν ενδείξεις που παρεµβάλλονται και αναστρέφουν τη διαδικασία. Λόγω της ύπαρξης αυτών των τόσο χαρακτηριστικών ιδιοτήτων, τα εµβρυακά κύτταρα διακρίνονται κατά τρόπο συγκεκριµένο από εκείνα µε ακροτελική διαφοροποίηση. Τα έµβρυα διαθέτουν διάφορα συστήµατα που περικλείουν αυτά τα σήµατα και που παρέχουν στα εµβρυακά κύτταρα τις καταστάσεις ιδιαίτερης διαφοροποίησης. Οι καθοριστικοί παράγοντες µπορεί να είναι τοπολογικοί (κυτταροπλασµατική τοποθεσία), χρωµατοσωµατικοί (τροποποιήσεις) και µοριακοί (επαγωγείς). Στην αρχή της ανάπτυξής τους τα εµβρυακά κύτταρα συνήθως διαιρούνται χωρίς ανάπτυξη κατά συνέπεια, τα θυγατρικά κύτταρα καταλαµβάνουν συγκεκριµένο χώρο στο ωάριο και έτσι διαθέτουν συγκεκριµένη και καθορισµένη τοπολογική πληροφορία. Συνεπώς, αν µια ρυθµιστική ή προσδιοριστική πληροφορία κυτταροπλασµατικής τοποθεσίας βρίσκεται σε συγκεκριµένη περιοχή του πρώιµου εµβρύου, το µήνυµα αυτό θα κληρονοµείται πάντα εφόσον υπάρχει µηχανισµός που δηµιουργεί µια κατάσταση προσδιορισµού µεταξύ των βλαστοµερών. Επίσης, µπορεί να γίνει λόγος για τις καταστάσεις τροποποίησης που προκαλούνται στα χρωµατοσώµατα ως αποτέλεσµα των ρυθµιστικών σηµάτων ή της κυτταρικής επιγένεσης. Ένα άλλο σήµα το οποίο δεν σχετίζεται απαραιτήτως µε τη διαφορική έκφραση των γονιδίων και µπορεί να προκαλέσει καταστάσεις διαφοροποίησης και ιδιαίτερης ανάπτυξης είναι εκείνο που προκαλείται από επαγωγικά σήµατα που εκκρίνονται από ένα κύτταρο ή οµάδα κυττάρων και που βρίσκονται µεταξύ τους. Στους ενήλικες οργανισµούς δεν διαθέτουν όλα τα κύτταρα ακροτελική διαφοροποίηση, η οποία ουσιαστικά υφίστανται σε τρία είδη κυττάρων. Υπάρχει µια οµάδα κυττάρων, όπως τα µυϊκά ή τα νευρικά, που δεν µπορούν να διαιρεθούν. Τα κύτταρα µιας άλλης οµάδας συνήθως δεν αναπτύσσονται παρά µόνον όταν ο οργανισµός στον οποίον βρίσκονται έχει καταστραφεί για κάποιο λόγο, ή αν υποβληθούν σε συγκεκριµένα ερεθίσµατα. Τέλος, υπάρχουν κύτταρα που παράγονται DV/437357EL.doc 2
συνεχώς από έναν πληθυσµό µητρικών ή στελεχιαίων κυττάρων µη τροποποιηµένων ή που δεν διαθέτουν ακροτελική διαφοροποίηση. Τα στελεχιαία κύτταρα είναι µη διαφοροποιηµένα κύτταρα που µπορούν να διαφοροποιηθούν για να δηµιουργήσουν τουλάχιστον ένα αρκετά διαφοροποιηµένο κυτταρικό είδος. Μπορεί να γίνει διαχωρισµός µεταξύ των εµβρυακών στελεχιαίων κυττάρων και των σωµατικών στελεχιαίων κυττάρων. Τα πρώτα είναι αποκλειστικά ολοδυνητικά, εφόσον ως µη προσδιορισµένα κύτταρα θα µπορούσαν να δηµιουργήσουν οποιοδήποτε κυτταρικό είδος. Εντός των σωµατικών στελεχιαίων κυττάρων θα πρέπει να αναφερθούµε σε προσδιορισµένα, αλλά όχι διαφοροποιηµένα κύτταρα (π.χ.: τα πολυδύναµα µεσεγχυµατικά κύτταρα του µυελού των οστών, που θα µπορούσαν να δηµιουργήσουν οστά ή χόνδρους). Μπορεί να συµπεριληφθεί ένα ενδιάµεσο είδος στελεχιαίων κυττάρων, τα περιορισµένα στελεχιαία κύτταρα ή τα προγονικά κύτταρα, που έχουν περιορισµένο δυναµικό διάδοσης και προέρχονται από ένα πολυδύναµο στελεχιαίο κύτταρο που ακόµη δεν έχει διαφοροποιηθεί. Τα κύτταρα αυτά θα µπορούν να δηµιουργήσουν διαφορετικά κύτταρα, αλλά του ίδιου ιστού, όπως π.χ. τα προγονικά κύτταρα των νευρώνων και τα νευρογλοιακά κύτταρα. Το βασικό χαρακτηριστικό των στελεχιαίων κυττάρων είναι ότι είναι µη τροποποιηµένα κύτταρα που µπορούν να αυτοανανεωθούν και να δηµιουργήσουν άκρως διαφοροποιηµένους απογόνους. ηλαδή, µπορούν να δηµιουργήσουν συγκεκριµένα κυτταρικά είδη ή θυγατρικά κύτταρα που διατηρούν τις ίδιες ιδιότητες µε αυτά (αυτοανανέωση και διαφοροποίηση). Στα εν λόγω κύτταρα αποδίδεται η ικανότητα ασύµµετρων διαιρέσεων: το αποτέλεσµα κάθε διαίρεσης είναι ένα προγονικό κύτταρο και ένα στελεχιαίο κύτταρο ίδιο µε αυτό από το οποίο προέρχεται. Αυτό δεν φαίνεται να ισχύει στα θηλαστικά, όπου είναι πιο προφανές ότι οι διαιρέσεις είναι συµµετρικές και σε κάποια δεδοµένη στιγµή αυτοανανεώνονται, ενώ σε κάποια άλλη διαφοροποιούνται. Ένα άλλο χαρακτηριστικό αυτών των κυττάρων είναι ότι εν γένει διαιρούνται αργά ή σπάνια, όπως φαίνεται να συµβαίνει µε τα κύτταρα του δέρµατος (1) και του µυελού των οστών (2). Άλλα είδη διαιρούνται γρήγορα, όπως τα κύτταρα των εντερικών αδένων, που διαιρούνται σχεδόν κάθε 12 ώρες. Ως έχει η επιστήµη σήµερα, δεν µπορεί πλέον να ειπωθεί πως η ύπαρξη πολυδύναµων στελεχιαίων κυττάρων περιορίζεται σε έναν ή σε κάποιους ιστούς, αλλά πιθανώς υπάρχει σε όλους τους ιστούς και µοιάζει να αποτελεί µια πηγή αντικατάστασης διαφοροποιηµένων και εξειδικευµένων κυττάρων του ιστού, που στοχεύει δηλαδή στη διατήρηση της οµοιόστασής τους. Η µεγάλη ανάπτυξη σε αυτόν τον τοµέα δεν καθορίστηκε µόνο από την αναγνώριση αυτών των κυττάρων, αλλά και από την κλωνοποίηση, την αναπαραγωγή (γενετικώς πανοµοιότυπα), τη διατήρηση των ιδίων και από την ικανότητα αναστροφής και αναµετατροπής της διαδικασίας προσδιορισµού που είχαν στον αρχικό ιστό τους. Με αυτή την υπόθεση η πολυδυναµία ενός στελεχιαίου κυττάρου θα ήταν πραγµατικότητα. Η µελλοντική ιατρική αναµένει την πραγµατοποίηση αυτών των διαδικασιών. Τα στοιχεία για την κυτταρική πλαστικότητα οδηγούν στο συµπέρασµα ότι οι αποµονωµένοι εγκεφαλικοί πρόδροµοι διαθέτουν επαρκές δυναµικό για να δηµιουργήσουν πολλαπλούς απογόνους στον εγκέφαλο. Γι αυτόν τον λόγο είναι σηµαντική η κυτταροαρχιτεκτονική που προσδιορίζει τον τρόπο ενσωµάτωσης των µεταµοσχευµένων κυττάρων, π.χ. στον εγκέφαλο, που δείχνει ότι τα τοπικά σήµατα του περιβάλλοντος διαδραµατίζουν αποφασιστικό ρόλο στη διαφοροποίηση των πληθυσµών των προδρόµων. Επιπλέον, η αυξηµένη πλαστικότητα των κυτταρικών προδρόµων που βρίσκονται σε περιοχές ενεργής ιστογένεσης µας οδηγεί στο συµπέρασµα ότι, η εν δυνάµει ανάπτυξη των προδρόµων µπορεί να είναι εξαιρετικά µεγάλη αν εκτίθεται σε κατάλληλα περιβαλλοντικά σήµατα. Αυτό επιβεβαιώθηκε από DV/437357EL.doc 3
µια µελέτη που αποσκοπούσε στον καθορισµό του προορισµού των αποθανατισµένων εγκεφαλικών προδρόµων, που έχουν µεταµοσχευθεί στο κεντρικό νευρικό σύστηµα του εµβρύου. εν είναι ακόµη σαφές αν η έξοδος από την κατάσταση στελεχιαίου κυττάρου και η έναρξη της διαφοροποίησης ελέγχονται ανεξάρτητα στα θηλαστικά. Η διαφοροποίηση θα µπορούσε να αποτελεί συνέπεια της εξόδου από ένα µικροπεριβάλλον που διατηρεί το κύτταρο σε κατάσταση στελεχιαίου κυττάρου, και από την άλλη θα µπορούσαν να υπάρχουν συγκεκριµένα σήµατα που προωθούν τη διαφοροποίηση, και συνεπώς την έξοδο από αυτή την κατάσταση. Υπάρχουν στοιχεία που αποδεικνύουν πως οι δύο µηχανισµοί λειτουργούν στο νευρικό σύστηµα. Κρίσιµες πτυχές της θεραπείας µε στελεχιαία κύτταρα. Το θεραπευτικό δυναµικό των στελεχιαίων κυττάρων είναι αναµφισβήτητο. Εφόσον επιτευχθεί η αποµόνωση, η καλλιέργεια και ο έλεγχος των τρόπων διαφοροποίησης των συγκεκριµένων κυττάρων, θα είναι δυνατή η επίτευξη ιστών για κυτταρικές µεταµοσχεύσεις τόσο από τα εµβρυακά όσο και από τα ενήλικα στελεχιαία κύτταρα. Μέσω της αποµόνωσης των ενήλικων στελεχιαίων κυττάρων ενός ασθενή και τον έλεγχό τους in vitro θα µπορούσαν να αποκτηθούν ιστοί που ανακατασκευάζουν κυτταρικούς πληθυσµούς χωρίς να υφίσταται κίνδυνος ανοσοποιητικής απόρριψης. Στην περίπτωση χρήσης εµβρυακών στελεχιαίων κυττάρων, θα µπορούσε να επιτευχθεί η µετατροπή τους σε προγονικά κύτταρα και η µεταµόσχευση ενός µεγάλου πληθυσµού κυτταρικών προδρόµων που θα παράγουν τα κατεστραµµένα είδη κύτταρων. Παρότι στη θεωρία θα πρέπει να θεωρούνται εφικτές, αυτές οι εναλλακτικές θεραπείες εµπεριέχουν διάφορα προβλήµατα: Όπως έχει διαπιστωθεί σε πειράµατα µε ποντίκια, κάποια στελεχιαία κύτταρα αφού µεταµοσχευτούν µετατρέπονται σε τερατώµατα (όγκοι που έχουν την ικανότητα διαφοροποίησης) συνεπώς, δεν υπάρχει λόγος να πιστεύεται ότι αυτό δεν µπορεί να συµβεί και στους ανθρώπους. Επίτευξη πολυδύναµων και ολοδυνητικών κυττάρων καθώς και κυττάρων πολλαπλής διαφοροποίησης από ενήλικες ιστούς από εµβρυακούς ιστούς από κύτταρα της εσωτερικής µάζας του βλαστικού κυστιδίου από έµβρυα από την κλωνοποίηση µέσω µεταφοράς πυρήνα Επιστηµονικοί προβληµατισµοί Ο σοβαρότερος επιστηµονικός προβληµατισµός, όσον αφορά την εφαρµογή των γνώσεων που έχουν αποκτηθεί από ζωικά πρότυπα, πιστεύεται πως έγκειται στο γεγονός ότι δεν µπορούν να εξαχθούν άµεσα από τις µελέτες που έχουν πραγµατοποιηθεί σε τρωκτικά και να µεταφερθούν στους ανθρώπους οι ανθρώπινοι κυτταρικοί πρόδροµοι διαφέρουν πολύ από τους αντίστοιχους κυτταρικούς προδρόµους των τρωκτικών, και θα πρέπει να µελετηθούν ανεξάρτητα. Επιπλέον, τα ποντίκια δεν µπορούν να θεωρηθούν το τέλειο πρότυπο, εφόσον ο µέσος όρος ζωής αυτών των ζώων είναι µικρός και δεν επιτρέπει τη µελέτη των διαδικασιών προσδιορισµού και διαφοροποίησης σε όλο το εύρος τους, όπως αυτές υφίστανται στους ανθρώπους. Όλες αυτές οι έρευνες και η κλωνοποίηση δια της µεταφοράς πυρήνα κυττάρων µε ικανότητα εµβρυογένεσης έχουν δείξει ότι στον οργανισµό υφίστανται πολλά DV/437357EL.doc 4
κύτταρα µε πολυδύναµη ικανότητα και ικανότητα πολλαπλής διαφοροποίησης και ότι τα φαινόµενα κυτταρικού προσδιορισµού και διαφοροποίησης δεν είναι αντιστρέψιµα αλλά διαµορφώσιµα, και κατά συνέπεια η κυτταρική πλαστικότητα είναι πολύ αυξηµένη. Παραµένουν ακόµη αναρίθµητα επιστηµονικά ερωτήµατα υπάρχει κάποιο ειδικό είδος κυττάρων δωρητών; ποιος είναι ο µηχανισµός αναπρογραµµατισµού των σωµατικών κυττάρων; ποιος είναι ο µηχανισµός συγχρονισµού µεταξύ της λειτουργίας του πυρήνα και του κυτταροπλάσµατος του δέκτη; ποια είναι τα σήµατα που ενεργοποιούν το προσφάτως δηµιουργηµένο έµβρυο; ποια είναι τα σήµατα που απαιτούνται για την εξέλιξη αυτού του είδους εµβρύου; Εφαρµογές της δηµιουργίας και αναγνώρισης των στελεχιαίων κυττάρων Αναγνώριση των παραγόντων επαγωγής και των µεσαζόντων του προσδιορισµού και της διαφοροποίησης. Προσδιορισµός της γονιδιακής λειτουργίας στη διαδικασία διαφοροποίησης. «Proteomics των ενδιάµεσων διαδικασιών Ανακάλυψη φαρµάκων Κυτταρική θεραπεία Βλεννοπολυσακχαρίδωση τύπου VII. Εκφυλιστικές νευρικές παθήσεις. Επιτόπια χρήση νευρικών προδρόµων. Θεραπεία του αιµατοποιητικού ιστού. Θεραπεία του διαβήτη τύπου 1. Ζητήµατα δεοντολογίας εοντολογικό καθεστώς των κυττάρων ES Ως προς τη δυνατότητα δηµιουργίας συγκεκριµένων κυτταρικών ειδών στο εργαστήριο, µέχρι στιγµής αντιµετωπίζεται η δυσκολία εάν είναι γνωστό ποια σήµατα απαιτούνται για τον προσδιορισµό και τη διαφοροποίηση. Ωστόσο, η έρευνα που χρειάζεται για τη διεξαγωγή αυτών των µελετών απαιτεί τη διεξαγωγή των πειραµάτων µε ένα ειδικό είδος κυττάρων που χαρακτηρίζονται ως ολοδυνητικά. Γι αυτόν τον λόγο έχει προταθεί ότι θα ήταν ενδεδειγµένη η δηµιουργία εµβρυακών κυττάρων στο εργαστήριο για την επίτευξη ολοδυνητικών κυττάρων. Το απλούστερο θα ήταν η λήψη αυτών των κυττάρων µε την γονιµοποίηση ωαρίων και σπερµατοζωαρίων. Το δεοντολογικό πρόβληµα που προκύπτει από αυτό το γεγονός είναι ότι σε αυτά τα κύτταρα θα πρέπει να χορηγηθεί µεµονωµένος, και πιθανώς προσωπικός, ανθρώπινος χαρακτήρας γιατί, αν τοποθετηθούν σε κατάλληλο περιβάλλον, θα µπορούν να δηµιουργήσουν ανθρώπινα όντα. Συνεπώς, η χρήση αυτών των κυττάρων θα ισοδυναµούσε µε τη χρήση των ατόµων. εν είναι δυνατή η χρήση ατόµων, και συνεπώς δεν είναι δυνατή η χρήση αυτών των εµβρυακών κυττάρων για τη δηµιουργία άλλων ειδών κυττάρων. Για να πούµε την αλήθεια, η πρόταση αυτή είναι σήµερα η πιο διαδεδοµένη, όσον αφορά τον πληθυσµό. Προσωπικά φρονώ πως η ισχύς αυτής της πρότασης έχει υποστηριχθεί µέσω αξιόπιστων επιστηµονικών παραδειγµάτων σε κάποια δεδοµένη DV/437357EL.doc 5
στιγµή στην ιστορία της επιστήµης και, στο πλαίσιο µιας κουλτούρας για τη ζωή, φοβούµαστε για την καταστροφή βιολογικών στοιχείων ικανών να δηµιουργήσουν ή να προκύψουν από ανθρώπινα όντα. Ωστόσο, η επιστηµονική εγκυρότητα των επιχειρηµάτων που υποστήριζαν αυτή την υπόθεση της πληροφοριακής δυναµικότητας των εµβρύων αποδυναµώνεται όλο και περισσότερο. DV/437357EL.doc 6