V celicah sta si medicina in veterina zelo blizu

Doktor veterinarske medicine na ljubljanski veterinarski fakulteti se ukvarja tudi z uporabnostjo matičnih celic v veterini – in medicini – blizu pa mu je tudi področje kloniranja, saj mu je uspelo obuditi celice mrtve živali več dni po njeni smrti, iz katerih bi bilo mogoče s pomočjo njene DNK »vzgojiti« novo žival.

Pogovor z znanstvenikom, ki je tudi pisatelj, svetovni popotnik, plezalec in še kaj, pa začenjamo z raziskovanjem bolezni,  podobne alzheimerjevi demenci,  ki podobno kot ljudi prizadene starejše hišne ljubljenčke, predvsem pse.

Koliko časa je že znano, da tudi psi v starosti trpijo za neko obliko demence?

To je postalo bolj znano in dokazano v zadnjem desetletju, a veterinarji in lastniki tega stanja pogosto še ne prepoznajo. Simptomi so sicer zelo podobni kot pri človeku; žival ima težave z orientacijo, ne prepozna več lastnika, ne najde izhoda iz hiše ali posode za hrano, podnevi spi, ponoči kolovrati naokrog, spremeni se ji značaj, prej miroljubna postane agresivna itd. Večina psov začne kazati simptome okrog desetega leta starosti, v višji starosti pa, pravi literatura, bi vsaj polovica tudi zbolela, ne glede na pasmo.

Kako lahko lastniki to preprečijo?

Načeloma naj bi ukvarjanje z živaljo pomagalo, čeprav je bila prav pred kratkim objavljena raziskava, da to dejansko nima večjih pozitivnih učinkov. No, mi še naprej priporočamo fizično in umsko aktivnost, igranje ipd., ker vemo, da to pri ljudeh pomaga. Včasih je veljalo, da se možgani ne spreminjajo več, ko enkrat dozorijo, a danes vemo, da vsebujejo tudi matične celice, ki  jih obnavljajo, aktivnost teh matičnih celic pa spodbujata fizična in umska aktivnost, s čimer se odlaga neizbežno propadanje umskih sposobnosti. Res pa je v primeru alzheimerjeve bolezni to težje, ker gre za pospešeno propadanje celic. V ZDA so registrirali zdravilo za pse, ki se drugače uporablja tudi za ljudi, a ima zmeren učinek, mi pa pravkar testiramo zdravilo, ki so ga razvili kolegi na ljubljanski fakulteti za farmacijo, in prvi rezultati veliko obetajo.

Preizkušena pa je že metoda za odpravljanje starostnih degenerativnih sprememb sklepov pri živalih?

Tudi tu je metoda podobna kot pri ljudeh, le da imajo veterinarji nekoliko bolj proste roke in so zato tudi bolj učinkoviti. Gre za zdravljenje z odvzetimi matičnimi celicami samega pacienta, le da zakonodaja zelo omejuje gojitev teh celic, če gre za človeški organizem, pri živalih pa teh omejitev ni. Zdravniki smejo človeku le odvzeti tkivo, denimo iz trebušne maščobe, iz njega nato presejejo ustrezne matične celice in jih vbrizgajo v oboleli sklep. Teh celic pride manj, hkrati so bolj pomešane z drugimi kot pri našem postopku, kjer odvzete maščobne matične celice v 14 dneh »nagojimo«, da se razmnožijo, in jih nato vbrizgamo v oboleli sklep.

Je to gojenje plod vašega znanja?

Ja, postopek smo povsem samostojno razvili v našem laboratoriju.

Zaradi tega postopka ste ustanovili lastno družbo Animacel, ki gojenje celic zdaj trži tudi v drugih državah?

Tako je; tovrstno zdravljenje  ponujamo  veterinarskim klinikam, ki nam pošljejo tkivo, mi pa ga v laboratoriju »nagojimo« in pošljemo nazaj v injekciji, veterinar ga mora samo še vbrizgati v sklep. Največ strank imamo v Sloveniji in v Avstriji,  znani smo tudi na Hrvaškem in v Veliki Britaniji, nekaj pasjih bolnikov smo zdravili v Romuniji. Tudi v Nemčiji se nam je začelo odpirati tržišče, potem pa je tamkajšnja zakonodaja zavzela stališče, da veljajo za matične celice enaki predpisi kot za zdravila, kar  pomeni, da je  denimo treba sterilizirati pripravek, a s tem se seveda celice uničijo.

Koliko živalim ste že pomagali na tak način?

Doslej se je tako zdravilo že kakšnih 800 psov in 150 konj. Žival potrebuje dva do tri mesece, da si popolnoma opomore. Večinoma gre za starejše živali, so pa med njimi tudi enoletni kužki, ki že trpijo za osteoartritisom. Vnetni procesi so pogostejši pri večjih pasmah, kot so bernski planšarski psi ali nemški ovčarji, pa tudi pri bolj čistokrvnih psih, ker so pri teh zaradi sorodstvenih parjenj tveganja za različne bolezni večje. Pogosto so tako ogroženi labradorci in bokserji. Ker se degeneracije pojavljajo na vseh sklepih, matične celice shranimo, in ko se vnetje pojavi v drugem sklepu, lahko hitro pripravimo nov odmerek celic. Zdravljenje je po naših izkušnjah dolgoročno učinkovito in lastniki so po navadi zadovoljni, čeprav stane pri nas prvi odmerek okrog 800 evrov, naslednji, za druge sklepe pa so pol cenejši, ker že razpolagamo s celicami.

Zakonodaja torej omejuje gojenje matičnih celic, dovoljuje pa gojenje denimo ušes ali nosov za presajanje?

Omejitve so predvsem glede embrionalnih matičnih celic, medtem ko jih pri celicah za odrasle, še posebej v raziskovalne namene, ni. Embrionalne celice so zanimive, ker jih lahko vzgojimo v različna tkiva, odrasle pa se težje diferencirajo. Do nedavnega je veljalo, da lahko celice iz maščobnega tkiva odraslega zanesljivo pretvorimo le v kostno ali hrustančno tkivo. Vendar pa naše raziskave in raziskave drugih znanstvenikov po svetu kažejo, da to morda ni povsem res. Pred kratkim smo objavili, kako smo celice iz pasje maščobe pretvorili v živčne celice. Naša raziskava potrjuje domneve, da imajo matične celice tudi pri odraslih več zmožnosti transformacij, kot smo mislili doslej.

Kitajska menda nima težav z razmnoževanjem embrionalnih matičnih celic?

Kitajska brezskrbnost na tem področju je tvegana. Embrionalne matične celice se  lahko razvijejo v različna tkiva, med drugim žal tudi v rakava, in pri poskusih na miškah se je to tudi dejansko zgodilo. Zato je Evropska unija tu zelo zadržana, Kitajska pa ne. Res je zelo napredovala, tudi njena vlaganja v znanost so velika, vendar je njen napredek na tem področju vprašljiv. Pri nas pa, kot je znano, za večino raziskovalnega dela ni denarja.

Ali ne opravljate raziskav tudi z ameriškimi sredstvi?

Ne več; šlo je za raziskave možganov, ki smo jih izvajali skupaj s sodelavcem iz Kolorada, po njegovi upokojitvi pa smo projekt opustili, čeprav se trudimo nadaljevati te raziskave.

Raziskovanje razlik med moškimi in ženskimi možgani je vaša stalnica. Kako ste začeli s tem?

Pot me je nekako sama vodila; kariero sem začel z doktoratom v Edinburghu, kjer sem preučeval gene, ki urejajo razvoj mod, s čimer sem nato nadaljeval na postdoktorskem študiju v ZDA. Tam so prav takrat odkrili gen, ki je pomemben za razvoj spolnih žlez in dela možganov v hipotalamusu. Posledica nedelovanja tega gena pri laboratorijskih miših je, da se rodijo brez spolnih žlez in so zato zanimive za preučevanje, koliko na spolne razlike v možganih vplivajo hormoni in koliko geni. V teh raziskavah sem začel delati z možgani, in ko sem se vrnil domov, smo te raziskave še pospešili. V zadnjem času preučujemo tudi, kako stres v otroštvu vpliva na razvoj možganov, saj lahko pusti velike posledice. Te se pri samčkih poznajo celo, če so mame izpostavljene blagemu stresu med brejostjo. Njihovi potomci so v odraslosti manj agresivni in bolj boječi. Da imajo stresni hormoni tako močan vpliv, smo ugotovili po naključju, ko smo brejim samičkam dali le dve injekciji in se potem njihovi potomci niso vedli po pričakovanjih.

Kako je s tem v naravi? Zakaj bi bil volk, katerega mama je bila v brejosti v blagem stresu, potem boječ?

Bolj ko je izpostavljen stresu, večjo nevarnost pričakuje iz okolice in je zato bolj previden. Tudi pri ljudeh so znani učinki stresa med nosečnostjo, denimo na anksioznost ali urejanje telesne teže pri potomcih. Hčere nizozemskih mater, ki so med nemško blokado v nosečnosti stradale, so imele večje težave s težo kot druge generacije. Predvidevamo, da se je v gene zapisalo pričakovanje, da bo hrane premalo, in organizem se na to odzove z boljšim izkoristkom. Potem pa je hrane dovolj in nastane problem, ker je osebek že pred rojstvom programiran, da bo bolje skladiščil energijo.

Na kakšen način raziskujete razlike med moškimi in ženskimi možgani?

Tovrstnih raziskav nismo delali na ljudeh, ampak samo na živalih, in sicer o tem, kaj vodi v nastanek razlik med moškimi in ženskimi možgani.  Psihologi trdijo, da so razlike v možganih samo kulturološke, a nevroznanstveniki menimo, da imamo dovolj dokazov za strukturne razlike tudi pri ljudeh;  zanima  nas, kaj do njih privede. Odkrivamo tudi zanimive  interakcije med geni in hormoni. Vemo, da spolni hormoni močno vplivajo na razvoj možganov pri zarodku, novejše raziskave pa kažejo, da v nekaterih primerih spolni hormoni zmanjšujejo razlike v delovanju možganov, ki so posledica strukturnih razlik v možganih zaradi genov na spolnih kromosomih.

Bi lahko pojasnili kakšno vašo raziskavo o razlikah med možgani samcev in samic?

Z bazičnimi raziskavami na miškah smo ugotovili, da geni vplivajo tudi na spolni nagon pri samicah, čeprav je ta najbolj odvisen od hormonov. Odkrili smo tudi nov gen, ki ureja spolni nagon vsaj pri miših. Ta gen je bil znan že prej, a mi smo dokazali njegovo funkcijo, in sicer tako, da smo utišali njegovo delovanje v hipotalamusu, ki na splošno ureja spolno obnašanje, in ugotovili, da se je s tem močno zmanjšalo spolno vedenje; samičke mišk so izgubile spolni nagon.

Imajo te raziskave kakšen praktičen pomen?

Za zdaj še ne, a če bi gen za spolno obnašanje pokazal podobno funkcijo tudi pri ljudeh, bi ga lahko uporabili za zdravljenje ženskega libida. Za moške že imamo več takšnih zdravil, ki pomagajo pri erektilnih motnjah, za ženske pa »viagre« še ni. Poskusno se sicer uporablja moški spolni hormon testosteron,  a je njegova učinkovitost vprašljiva.

Nekoč vam je uspelo obuditi celice pri mački, ki je bila že štiri dni mrtva. Ste tovrstne raziskave nadaljevali?

Ne prav veliko, ker nas pač pesti konstantno pomanjkanje denarja, kar dejansko postaja resen problem naše znanosti. A opazovali smo stanje celic pri mrtvih miših in ugotavljali, pri kakšni temperaturi shranjevati trupla, da iz njih še lahko dobimo žive celice. Zanimivo je, da smo bili najbolj uspešni pri pridobivanju celic iz možganov, bolj kot iz mišic in podkožja, čeprav je na splošno znano, da možgani najhitreje propadajo. Kaže, da v nekaterih predelih ostanejo celice dlje časa sveže, nam je pa uspelo pridobiti žive celice še devet dni po smrti mišk.

Obujene celice mrtvih živali bi bile zanimive za genske banke?

Nekatere genske banke dejansko shranjujejo celotne celice in ne le njihovo DNK. Živalski vrt v ameriškem San Diegu ima veliko banko s celicami, med drugim imajo tudi celice skorajda izumrlih belih nosorogov, in znanstveniki pričakujejo, da jih bo mogoče enkrat v prihodnosti klonirati.

Ali ni za kloniranje dovolj samo genski zapis, shranjen v vijačnici DNK?

Ne, za kloniranje, kot ga znamo izvajati danes, je DNK zapis premalo; potrebujemo žive celice, iz katerih lahko presadimo jedro v jajčno celico in tako kloniramo žival. Filmi o jurskem parku so glede tega samo fantazija in dinozavrov ne bi bilo mogoče klonirati samo iz DNK, morda pa bi bilo mogoče kdaj klonirati mamute, ki so pred tisočletji zmrznili v Sibiriji. Če so namreč hitro zamrznili dovolj globoko, potem je celice mogoče odmrzniti in oživiti ter iz njih dobiti funkcionalno jedro. S takšnimi postopki odmrzovanja in zamrzovanja človeških in živalskih celic v laboratorijih so začeli že v petdesetih letih in vemo, da so celice, ki so že več kot 50 let zamrznjene, še danes normalne, ko jih odmrznejo.

Torej bo mogoče nekoč oživiti tudi ljudi, ki jih po smrti globoko zamrznejo?

Za zdaj to še ni mogoče, eno je zamrzniti le prgišče celic in jih nato oživiti, povsem drugače pa je s celotnim organizmom. Ko celice odmrznemo, lahko oživijo; tako delamo tudi s prej omenjenimi matičnimi celicami, ki jih najprej zamrznemo, nato pa po potrebi odmrznemo, nagojimo in uporabimo žive celice za zdravljenje živali.

Kako bi bilo mogoče matične celice še uporabiti?

Že dlje časa v sodelovanju z Institutom Jožefa Stefana raziskujemo, kako kompatibilne so matične celice z različnimi biološkimi materiali. Podlaga tem raziskavam je ideja, da bi lahko z matičnimi celicami pospeševali celjenje ran. Prišli smo do obetavnih rezultatov pri gojenju celic na  podlagah, a za zdaj je to zanimivo predvsem z raziskovalne plati. Narejenih je bilo tudi nekaj kliničnih testov, pri katerih se je izkazalo, da celice dejansko spodbujajo celjenje, a v veterinarski stroki za to še ni pravega zanimanja, ker so veterinarji zadovoljni s trenutnimi metodami.

Vas zanima tudi raziskovanje ljudi?

Večino naših raziskav na možganih miši delamo z namenom lažje razumeti, kaj se dogaja v človeških možganih, in niso vezane izključno na veterino. Sam sem veterinar, sem pa doktoriral na medicinski fakulteti, v ZDA sem študij nadaljeval in tudi delal na medicinski fakulteti in sem ves čas usmerjen predvsem v osnovne biomedicinske raziskave.

Je veliko raziskav z vašega področja, ki povezujejo živalski in človeški svet?

V tujini, zlasti v ZDA je takšno raziskovanje zelo običajno. Ljudje si z drugimi sesalci delimo veliko podobnih telesnih značilnosti, tako da se iz raziskav na živalih lahko veliko naučimo o nas samih. Če bi denimo preučili alzheimerjevo bolezen pri psih, bi lahko ta spoznanja uporabili tudi pri ljudeh. Na miših in podganah tega ne moremo preučevati, ker te živali ne zbolijo zaradi nevrodegenerativnih bolezni, zato so psi še toliko bolj zanimivi. Povezovalnih raziskav je veliko, še posebej v ZDA se veterinarske fakultete intenzivno ukvarjajo z zadevami humane medicine, saj so osnovni principi delovanje teles, kot rečeno, zelo podobni. Med nami in živalmi dejansko ni toliko ločnic, kot si mislimo.

S kakšnega zornega kota predavate na veterinarski fakulteti predmet Poskusi na živalih?

Zakon veleva, da mora vsak, ki v raziskavah uporablja živali, opraviti posebno izobraževanje poleg tega, da ima fakultetno izobrazbo ustrezne smeri. Zato smo uvedli ta predmet, pri katerem študente seznanimo z evropsko in slovensko zakonodajo in vsemi drugimi vidiki, vključno z etičnimi, uporabe živali v raziskavah, tako da bi  smeli študenti višjih letnikov še v času študija ali pa po koncu sodelovati pri teh naših raziskavah. Poleg tega se zavedamo, da so raziskave na živalih še vedno nujne. Ne nazadnje je  treba tudi cepivo proti koronavirusu najprej testirati na živalih, ki jih virus prav tako lahko okuži.

Katere živali so dovzetne za koronavirus?

Manj so dovzetne zanj mačke, bolj pa hrčki, dihurji in opice. Na teh živalih se preverja  učinkovitost cepiva.

Kot raziskovalec ste zagovornik poskusov na živalih?

Ljudje imamo glede tega različna mnenja; toda kdor je bolan in upa na novo zdravilo, bo verjetno zagovarjal tovrstne poskuse. Sam menim, da so raziskave nujne, nekatere tudi na opicah, čeprav jih sam verjetno ne bi mogel delati, so že preveč podobne ljudem. Po drugi strani pa vidim tu tudi nekakšno dvoličnost. Med obiskom na Kitajskem sem srečal direktorja ustanove, ki dela poskuse z opicami, kakršne je evropska zakonodaja prepovedala. Videl sem, da evropska podjetja plačujejo zdaj lepe denarje prav takšnim ustanovam za poskuse. Tam potekajo zdaj raziskave, ljudje imajo službe, hkrati pa je za te živali verjetno slabše poskrbljeno, kot bi bilo v Evropi. Kaj smo torej naredili razen tega, da smo si umili roke?

Ali je kakšna alternativa znanstvenim poskusom na živalih?

Uporaba živali se je že močno zmanjšala, to področje je danes zakonsko zelo regulirano. Razvijajo se številne metode, ki omogočajo raziskave brez uporabe živali. Zanimivi so recimo organi na čipu – podobno računalniškemu čipu –  na katerega nasadimo celice, denimo celice jeter in celice črevesja, in dobimo model prebavnega trakta ter opazujemo, kako se zdravilo prenaša po njem. Za vse pa žal še ne moremo uporabiti alternativnih metod, ker celice ali računalniški modeli ne morejo posnemati delovanja celotnega organizma.

Poleg Kitajske ste obiskali skupno že okoli 70 držav. Zakaj radi potujete?

Glavno vodilo mi je spoznavanje drugih ljudi in kultur. Bil sem že na vseh celinah, a najbolj mi je bila od nekdaj pri srcu Afrika, kjer sem bil že petkrat, in foto safari je moja velika strast, ki jo, kot vsa moja zasebna potovanja, delim z ženo in otrokoma. V južnoafriški Pretoriji imam znanca na univerzi, s katerim načrtujeva skupno raziskavo o tem, kako geni vplivajo na monogamnost pri eni izmed vrst antilop. Zanimivo pri njih je, da so si zelo sorodne z drugo vrsto, ki pa ni monogamna, in zanima naju, od kod ta razlika.

Vas potovanja navdihujejo pri vašem kulinaričnem konjičku z eksotičnimi recepti, kakršna je rižota s čokolado?

Včasih že, a ta rižota je pravzaprav moja ideja. Seveda mora biti čokolada grenka. Zelo rad kuham in recepte tudi objavljam na svoji spletni strani. Poznam kar nekaj raziskovalcev, ki prav tako radi kuhajo. Zdi se, da sta delo v laboratoriju in kuhanje nekako povezana.

Poleg bloganja najdete čas tudi za plezanje, gorsko kolesarjenje, veslanje … in pišete leposlovje.

Rekel bi, da gre pri tem pisanju za željo po tem, da bi drugim ljudem lahko predal nekaj svojega znanja. Oba moja romana, Gabrijelov pasijon in Beli saracen, v obliki zgodbe podajata določeno znanje. V prvem iz 16. stoletja je glavni junak menih, ki dela poskuse, razkosava trupla, da bi se naučil več o delovanju telesa, v drugem iz časov križarskih vojn pa gre ranocelnik iz Ljubljane na Bližnji vzhod, kjer ga zajamejo Saraceni in v ujetništvu spozna njihovo medicino, ki je bila v 11. stoletju že zelo napredna. Pri pisanju me je vodila želja, da bi to njihovo naprednost predstavil tudi nam.

Kar je v skladu z vodilom vašega bloga – Znanje, ki ga nisi podelil, je kot vodnjak sredi puščave?

Ja, zato imam rad poleg raziskovalnega tudi predavateljsko delo.

Članek je bil objavljen v reviji Gea (januar 2021)

Več o reviji Gea >