Oamenii de știință au înlocuit 80% din pielea unui băiat „fluture”.

Într-un ultim efort de a salva un băiețel de 7 ani pe moarte, oamenii de știință au folosit celule stem și terapia genică pentru a-i înlocui aproximativ 80% din piele.

Succesul acestei proceduri demonstrează că terapia combinată poate fi eficientă împotriva unor afecțiuni genetice rare ale pielii. Studiul aruncă, de asemenea, lumină asupra modului în care pielea se reîncarcă, au raportat cercetătorii pe 8 noiembrie Natură.

În 2015, un băiat cu o afecțiune genetică rară a pielii, numită epidermoliza buloasă joncțională, își pierduse cea mai mare parte a pielii și era aproape de moarte. Copiii cu această afecțiune au mutații la una dintre cele trei gene – LAMA3, MIEL3 sau LAMC2. Aceste gene produc părți ale proteinei laminin 332, care ajută la atașarea stratului superior al pielii, epiderma, la straturile mai profunde.

Persoanele cu această afecțiune sunt uneori numiți „copii fluture” deoarece pielea lor este la fel de fragilă ca aripile insectei. Chiar și frecarea ușoară sau loviturile pot provoca formarea de vezicule severe. Apariția veziculelor poate afecta și membranele mucoase din interiorul corpului, îngreunând respirația, înghițirea și digerarea alimentelor. Aproximativ 1 din 20.000 de copii din Statele Unite se naște cu această boală, deci aproximativ 200 de copii în fiecare an. Peste 40% mor înainte de adolescență.

Medicii au crezut că și băiatul va muri, spune Tobias Hirsch, chirurg plastician la Universitatea Ruhr din Bochum, Germania, care a ajutat la îngrijirea lui. Chirurgii dintr-o unitate de arsuri au încercat să-i dea băiatului o grefă de piele de la tatăl său, dar corpul copilului a respins transplantul. „Nu aveam opțiuni de a trata acest copil”, spune Hirsch.

Pentru ajutor, echipa lui Hirsch a apelat la cercetătorul de celule stem Michele De Luca de la Universitatea din Modena și Reggio Emilia din Italia. De Luca și colegii au fost pionieri în tehnici de corectare a aceluiași defect genetic. În studiile clinice, echipa lui De Luca a crescut pete mici de piele reparată genetic pentru copiii cu aceeași afecțiune.

Împreună, acele cutii înlocuiseră 0,06 metri pătrați de șervețele, aproximativ de dimensiunea unei bucăți de hârtie. Dar băiatul, care are o mutație în MIEL3 gena, își pierduse aproape toată pielea de pe spate și picioare și avea vezicule în alte zone. Cercetătorii au trebuit să înlocuiască aproximativ 0,85 metri pătrați de piele – de 14 ori mai mult.

În septembrie 2015, echipa a luat un plasture de 4 centimetri pătrați de piele fără vezicule din zona inghinală a băiatului și a crescut celule stem ale pielii în laborator din acea probă. Apoi, De Luca și colegii au folosit un retrovirus pentru a introduce o copie sănătoasă a MIEL3 gena în ADN în celulele stem ale pielii cultivate în laborator.

Acele celule ale pielii corectate genetic s-au transformat în foi pe care chirurgii le-au grefat pe corpul băiatului în două intervenții chirurgicale în octombrie și noiembrie 2015. După încă o intervenție chirurgicală pentru a înlocui mici pete de piele, el a fost eliberat din spital în februarie 2016.

Povestea continuă sub grafic

Terapia genică a pielii

Pentru a salva viața unui băiat tânăr care și-a pierdut cea mai mare parte a pielii (stânga, roșu), cercetătorii au luat o mică parte din pielea lui rămasă (gri) și au crescut celule stem ale pielii în laborator. Cercetătorii au folosit apoi un retrovirus pentru a introduce o copie sănătoasă a MIEL3 gena, necesară pentru a ajuta la menținerea straturilor pielii atașate, în ADN-ul celulelor stem. Mai multe tipuri de celule stem progenitoare (violet, galben) au fost prezente în celulele pielii cultivate în laborator, împreună cu holoclone cu viață lungă (roz). Băiatului i-au fost transplantate foi de celule crescute în laborator. Pe măsură ce pielea s-a completat, holoclonele au preluat treptat controlul, sugerând că un număr mic de celule stem sunt responsabile pentru creșterea întregii pielii.

„Copilul s-a întors acum la școală. Joacă fotbal”, spune Hirsch. Noua lui piele este pe deplin funcțională. Încă are vezicule în zonele netratate, iar medicii lui iau în considerare înlocuirea mai multă piele. Între timp, unele dintre celulele stem corectate ar putea să-și facă loc în epiderma netratată a băiatului și, în cele din urmă, ar putea înlocui toată pielea acestuia. Dar cercetătorii nu pot lua multe mostre din pielea lui pentru a afla. „Este un pacient”, spune De Luca. „Nu este un șoarece.”

Cazul este un punct de reper în terapia cu celule stem, spune cercetătorul de celule stem Elaine Fuchs de la Universitatea Rockefeller din New York. „Acesta face progrese considerabile în rezolvarea unei controverse în curs de dezvoltare în domeniul celulelor stem epidermice” cu privire la modul exact în care pielea se regenerează, spune ea.

O posibilitate este ca un număr mare de celule stem să populeze pielea. Fiecare celulă stem se poate copia apoi sau se poate transforma într-o varietate de tipuri diferite de celule ale pielii mature. Cealaltă posibilitate este că doar un număr mic de celule stem cu viață lungă – cunoscute sub numele de holoclone – dau naștere la celule progenitoare cu viață scurtă, care sunt precursori pentru celulele pielii mature.

Sub suprafata

Imaginile de la microscop arată că în pielea normală (stânga) stratul superior, numit epidermă (violet în imaginile de jos), este fuzionat cu derma de laminina 332 (verde, în imaginile de sus) și alte proteine. Când un băiat de 7 ani a fost internat la spital, își pierduse cea mai mare parte a pielii (jos, mijlocul, săgețile arată unde epiderma se desprinde de derm). Mutații în MIEL3 gena l-a împiedicat pe băiat să producă proteina laminină 332 (linia de sus, mijlocie, albă întreruptă indică locul unde ar trebui să fie proteina), ceea ce ajută la fuzionarea straturilor pielii. Terapia genică (panourile din dreapta arată pielea băiatului la 21 de luni după terapie) a restabilit laminina 332 (sus, verde) și pielea lui a încetat să mai formeze vezicule (jos).

Când cercetătorii au introdus MIEL3 gena, a aterizat în locuri diferite în fiecare celulă stem cultivată în laborator. De Luca și colegii au folosit diferitele inserții, cum ar fi mici coduri de bare, pentru a urmări holoclonele băiatului și alte celule ale pielii. La început, pielea lui era un mozaic de celule ale pielii, cu aproximativ 91% din celulele progenitoare având inserții diferite decât holoclone. După patru luni, doar 37% dintre celulele progenitoare au fost diferite de holoclone. Aceasta indică faptul că majoritatea celulelor progenitoare au murit și au fost înlocuite cu descendenții holoclonelor cu viață lungă. Datele indică faptul că un număr mic de celule stem reînnoiesc pielea.

În timp ce celulele progenitoare trăiesc doar câteva luni, au descoperit cercetătorii, holoclonele durează toată viața unei persoane. Aceste descoperiri sugerează că cercetătorii trebuie să fie atenți să cultive holoclone atunci când cresc pielea în laborator, spune De Luca.

Nota editorului: Această poveste a fost actualizată la 15 noiembrie 2017, pentru a corecta data la care a fost publicat studiul.