Jon Luzuriaga: "Birsortu nahi genuen ehunaren zelula espezializatuak lortzea izan zen gure helburua"

Jon Luzuriaga Gonzalez (Oñati, 1989) Biokimikan lizentziatu zen (2012) eta ikerketa Biomedikoan egin zuen masterra gero (2013); biak UPV/EHUn. 2018. urtean Biomedikuntzan doktoratu zen eta doktoratu osteko ikertzaile bezala egon ondoren, irakasle bezala dihardu UPV/EHUko Medikuntza eta Erizaintza fakultatean.

Biokimika ikasi zenuen eta ikerkuntzarako munduan murgildu zinen gero.

Egia esan, hasieran itsas-biologoa izan nahi nuen. Baina karreran aurrera egin ahala biologia zelularra eta molekularrarekin maitemindu nintzen. Karreran zehar esaten genuen bezala, botedun biologo izatetik mantaldun biologo izatera pasatu nintzen. Biokimikako lizentziaturan egindako praktiketan konturatu nintzen ikerketa gustuko nuela, beti izan dut gauza berriak jakiteko gogoa eta jakin-mina asetzeko zer dago hoberik ez-jakinak ulertzen saiatzea baino!

Bizitzak maila molekularrean eta zelularrean nola funtzionatzen duten jakiteko grina irakasleen eskutik hasi zitzaidan. Are gehiago, liluratu egin ninduen bizitzaren maila txikienetan ematen diren prozesuak nolako zehaztasunarekin antolatuta dauden ikusteak. Ildo beretik, zelula amek dituzten ezaugarri bereziak eta aplikagarritasuna ezagutzeak, hauek osasun tresna bihurtzeko aukera ematen digute beraiei buruz gehiago ikasten dugun bitartean. Lehenengo momentutik jakin nuen ez zela bide erraza izango, baina egunero gauza berri bat ezagutu eta esperimentu berriak diseinatu ahal izatea beste edozein lanetan lortu ezin daitekeen gauza da.

Kaltetutako nerbio-ehunak birsortzea izan duzu ikergai tesian.

Azkenengo helburua nerbio-ehunen birsortzea bazen ere, tesiaren gehiengoa giza hortz mamietako ama zelulen (human Dental Pulp Stem Cells, hDPSCs) neurodesberdintzapen ahalmenean fokatu genuen; behin prozesu honen gutxienekoak jakinda, zelula hauek birsortze neuralean erabili ahal izateko. Izan ere zelula amak funtzio eta morfologia konprometitua duten gorputzeko edozein zelula bihurtzeko ahalmena duten zelula goiztiarrak dira. Nire tesian, hDPSCs-ek neuronek dituzten ezaugarrien antzekoak diren ezaugarriak adieraztea lortu genuen, kondizio berezi batzuk erabiliz. Baina honetaz aparte, hauek odol hodietako zelulen ezaugarriak lortzeko ahalmena ere bazutela jabetu ginen. Hau neuronak lortzea bezain garrantzitsua da, izan ere, jakina da patologia neurodegeneratibo askotan odol hodien integritatea minduta dagoela. Beraz, lehenik eta behin birsortu nahi genuen ehunaren zelula espezializatuak lortzea izan zen gure helburua gero hauek ehunean behar den eran integratu zitezen.

Tesiaren bigarren zatian desberdindutako zelula hauek nerbio sistema zentralean, burmuinean hain zuzen ere, integratzea izan zen xedea. Emaitzek, giza jatorria duten hDPSCs-ak saguen burmuinean arazo barik barneratzeko eta bizirauteko kapazitatea zutela erakutsi zuten. Gainera, odol-hodiak eratzeko ahalmena zutela erakutsi zuten eta emaitzak aldizkari zientifiko espezializatuetan argitaratu genituen. Aurkikuntza honek, hDPSCs-ak ehun-nerbiosoa bezalako ingurune zail batean bizirauteko eta funtzionalak izateko aukera dutela erakutsi zuen.

Ildo beretik, burmuinean gerta daitezkeen lesioei aurre egiteko giza jatorria duten hDPSC-ak eta grafenoarekin funtzionalizatutako PLCL material biodegradagarri nanoestrukturatuak elkartuz terapia zelular posiblea ikertzen ari gara elkarlanean. Bertan ari gara ni parte naizen Medikuntza eta Erizaintza fakultateko Zelulen biologia eta histologiako Fernando Unda-ren "Signaling Lab" taldeko irakasle eta ikertzaileak (Gaskon Ibarretxe, Jose Ramon Pineda, eta Beatriz Pardo), materialetan adituak diren UPV/EHUko Ingeniertitza eskolako Zibio taldea (Aitor Larrañaga) eta Polimerbio enpresa (Yurena Polo).

Zientzian gertatu ohi den bezala, aukera, bat-batean agertu zitzaigun. Ni Fernando Undaren taldera iritsi nintzenean talde hau hortzen eta aho egituren garapenean zen aditua. Urte gutxi ziren hDPSCs-en existentzia deskribatu zela eta Fernando eta Gaskonek apustua egin zuten zelula hauen balio zientifikoaren alde. Hasiera batean ezaugarri neuralen ezagupenean geunden murgilduta eta kongresu batean Jose Ramon Pineda ezagutu genuen. Pinedak, esperientzia luze eta emankorra zuen neurozientzian eta burmuineko gaixotasunen ikerketan. Hau izan zen zelulen jokaera nerbio-ehunean testatzeko gure abiapuntua.

Hortzetako mamian aurkitzen diren zelula ama batzuetan jarri zenuten fokua.

Zelula amek erakusten duten moldagarritasuna eta desberdintzapen ahalmena, ehunen birsorkuntza eta farmakoen testatzean izan dezaketen garrantziaren erakusle dira.

Galdera honi erantzuteko lehenik eta behin zelula ama mota desberdinak existitzen direla aipatu behar da. Enbrioien zelula amak (ESCs), zigotoa sortzen denetik fetuaren garapeneko hasierako faseetan aurki ditzakegun zelula goiztiarrak, gorputzeko edozein zelulatan bihurtzeko ahalmena dute. Izaki bat sortzeko ahalmena ere badute (behintzat birtualki), baina beraien jatorria dela eta, zenbait buruhauste etiko dakartzate beraiekin.

Indibiduo helduan aurki ditzakegun zelula amei dagokienez berriz, bi mota desberdindu ditzakegu. Lehenengoak zelula ama bideratuak (iPSCs) dira, hauei eraldaketa genetikoak eragin behar zaizkie, Yamanaka faktoreak erabiliz, zelula helduei (azal zelulak, adibidez) dagozkien ezaugarri bereziak galdu eta berriro zelula ama bihurtzeko. Hauen erabilerak inplikazio etikorik ez badu ere, segurtasun arazoak eragin diezazkioke terapia jasan duen gaixoari. Oraindik ez dago argi eraldaketa genetikoak zelula hauengan izan ditzaketen efektuak epe luzera (minbizien eraketa, funtzionamendua kaltetu...) eta bestalde zelula helduek denboraren pasoaren ondorioz berezko dituzten aldaketa eta mutazio genetikoak kitzikatu daitezke zelula hauek desberdintzearen ondorioz (hazkunde kontrolaezina, mutazioen areagotzea, etab.). Izaki helduetan aurki daitezkeen zelula amei, zelula ama helduak deritzegu. Hauek ez dute edozein zeluletara desberdintzeko aukera, ESC-kin gertatzen zen bezala, eta ez dira hain IPSCs-ak lortzeko bezain errazak, baina ez dituzte arazo etikoak eta segurtasun arazorik aurkezten. Zelula ama helduak, organo eta ehun berezitan aurkitzen diren zelula aitzindariak dira. Enbrioiaren garapenetik izakiaren heldutasunerako bidean organo eta ehun desberdinen birsendatzea eta birsortzea eragingo duten zelulen populazio hondarrak dira. Populazio desberdinak aurkitu ditzakegu gorputz osoan zehar (nerbiosoak, gantz-ehunekoak, hezur-muinekoak, hematopoietikoak...).

Guk hain ezagunak ez diren baina lortzeko errazagoak diren eta emaileari interbentzio minimoa eragingo dion zelula iturrian jarri genuen fokua. Izan ere, zabor biologikoa den 3. kordaletatik (azken hagina) ateratzen ditugu hDPSCs-ak, interbentzio txikia behar duen prozesua da beste zelula batzuk lortzeko behar den liposukzio eta nerbio-ehun kirurgiarekin konparatuta.

... eta helduen nerbio-ehunen birsortze zelula ama aproposenak hortzetan daudenak direla ikusi duzue.

Zelula ama desberdinek onura eta ahalmen desberdinak dituzte, eta gure ustez hDPSC-ek, etorkizuneko terapia zelularretan erabiltzeko berezitasun estrategikoak dituzte. Izan ere, hDPSCak jatorri ektomesenkimatikoa dutela esaten dugu. Hau da, enbrioaren garapenean ektodermotik sortutako gongor neural izeneko egituratik mesenkimara askatzen diren zelulek sortuko dituzte aurpegiko egitura gehienak (hezurrak, hortzak, muskuluak, nerbioak...) eta aldi berean gongor neuraletik sortzen dira nerbio sistema periferikoa osatuko dituzten zelulak (neuronak, Schwann zelula mielinizatzaileak...).

Gizaki helduen hortzetan aurkitzen ditugun zelula amen hondarrak eta nerbio ehuneko zelulen hurbiltasun filogenetikoak abantaila estrategikoa dira, beste zelula amek dituzten ezaugarriekin konparatuz, nerbio ehunaren birsortzea lortzeko. Hala nola, askoz urrunago egongo dira filogenetikoki gantz edo hezur-muineko zelula amak nerbio ehunetako zeluletatik guk erabiltzen ditugun zeluletatik baino, eta nire tesiaren hipotesia baieztatuz neurona edo zelula glia bilakatzeko ahalmena mantentzen dute hDPSC-ek.

Zelula hauek hortzetatik atera eta hazteko animalia jatorriko serumak erabili izan dira. Baina desabantailak dituzte...

Odoletik odol zelulak (eritrozito, leukozito...) kentzen direnean plasma izeneko likidoa eratzen da. Plasmari faktore koagulatzaileak kentzen zaizkionean ura, bitamina, proteina, hormona, glukosa eta hazkuntza faktoreak bezalako elementu biologikoz osatuta dagoen serum izeneko elementua sortuko da. Zelulen in vitro ereiketan behi-fetu seruma (FBS ingelesez) erabiltzen da maiz, zelulen hazkuntza, itsaspen eta biziraupena faboratzen dituelako. Animali serumaren erabilerak hazkuntzen hedapenean abantailak ematen baditu ere, zenbait desabantaila ere badakartza berarekin. Esate baterako, gizakiaz kanpoko elementuen erabilera debekatuta dago giza terapiatan erabiliko diren zelulen hazkuntzatan, hauek pazientearen immunitate sistema (IS) kitzikatu dezaketelako. Gainera serumaren konposizioa ez da guztiz ezaguna, eta ezinbestekoa da hazkuntzatan dauden zelulengan eragin dezaketen elementu guztiak guztiz ezagutzea. Besteak beste prioiak eta birusak ekar ditzake serumak berarekin eta hau kritikoa izango litzateke terapia zelularra jasango duen pazientearentzat. Hortaz aparte, FBS-ak leinu zelular espezifiko batzuetara bideratuko ditu zelulak, kasu honetan, ezaguna da serum-ean dauden elementuek hezur leinuko zeluletaranzko desberdintzapena areagotu dezaketela zelula ama mesenkimaletan. Gure kasuan hDPSC-ak birsortze-neuraleko terapiatan erabili nahi ditugu, beraz, ez zaigu baliagarria desberdintze espontaneo hau.

Zelulak hazteko diseinu berritzaileen beharra zegoen. Zer da lortu duzuena?

Lehen aipatu bezala serumak hazkuntzen hedapenean abantaila nabariak badakartza ere, giza terapia zelularrean erabili behar diren zelulentzat desabantaila handiak ditu. Hasieratik, hDPSC-ak hazteko serumik ez zeukan protokolo baliagarri bat puntuan jartzea izan zen nire lana. Bagenekien hazkuntza protokoloak aldatzean zelulei eragingo genizkien aldaketak ere garrantzitsuak izango zirela. Izan ere, hazkuntzei FBS-a kentzeak hDPSC-ak beste leinu batzuetara desberdintzeko ahalmena esleitu genien.

Azkenengo urteotan argitaratu ditugun lanetan aurkeztu dugun bezala, hDPSC-ak leinu neuraletara (glia eta neurona) eta endotelialetara desberdintzea lortu dugu serum bariko hazkuntza medioak erabiliz. Serum gabeko medio berezi hauek erabiliz hDPSC-ak "dentosfera" izenarekin ezagutzen ditugun egitura esferikoetan haztea lortu dugu, eta hau patentatu. Hauek, lehen aipatutako zelula aitzindarien konbinazioz daude osatuta. Hauek saguen burmuinean sartzean gainera giza jatorriko odol baso berriak sortzeko eta hartzaile desberdinen ehunetan integratzeko ahalmena dutela erakustea lortu dugu.

Zer suposatu du aurkikuntzak?

Azken urteotan lortu ditugun datu eta argitalpenek, baliozko informazio ugari atera du argitara. Zientziaren jakintza basikoari so eginez, serumak hDPSCs-en desberdintzapen ahalmenean eta hazkuntzan duen efektua aztertu dugu. Eta zientzia aplikatuari dagokionez, hDPSC-ak nahieran modulatzeko ahalmena lortu dugu, hauek etorkizuneko terapia zelularretan lortu nahi ditugun leinu zelularretara nahieran bideratuz eta hauek immuno-jasangarri eginez.

Honetaz aparte, hDPSC-ak ugaztun baten burmuinean sartzea, bizirautea eta integratzea ez ezik, hauek saguaren odol basoen birtualki berdinak diren giza jatorrizko basoak sortzeko ahalmena dutela ikasi dugu.

Zein aplikagarritasun izan ditzake?

Gure aurkikuntzen aplikagarritasuna mugagabea da. hDPSC-ek beste animalien burmuinean integratzeak eta funtzionalak diren egiturak sortzeak (odol hodiak), aurrerapauso garrantzitsua suposatzen dute terapia hauen erabilgarritasun klinikoan. Izan ere, gaixotasun neurodegeneratibo gehienetan, esperotako zelulez gain (glia eta neuronak), unitate neurobaskularreko zelulek (endotelialek, perizitoek) ere mina jasaten dutela ezaguna da. Askotan odolak dakarren nutriente eta oxigenoa bermatzeak gaixotasunaren sintomatologia baretu dezake eta baita fisiopatologia atzeratzea ere. Ondorioz, gure zelulen neurodesberdintzapen ahalmenaz aparte odol basoak sortzeko ahalmena oso garrantzitsua izan daiteke neuroendekapen gaixotasunari aurre egiteko momentuan.

Hala ere, gure zelulen onurarik garrantzitsuena hauek terapia autologotan (paziente beraren zelulak erabiliz) erabilgarritasuna da. Abantaila hauen artean kontuan izan behar da hDPSCak lortzeko behar den inbasibitate baxua eta erraztasuna, eta IS-aren modulazio ahalmena. Hainbestekoa da hDPSCs-ek daukaten immunomodulazio ahalmena, SARS-cov-2 (COVID19) gaixotasunak eragindako zitokina ekaitzari (IS gehiegizko aktibazioa) aurre egiteko entsegu klinikoak egin direla hDPSC-ekin, Wuhan-en bertan.

Tesia 2018an defendatu zenuen, eta orain, unibertsitatean ari zara lanean.

Tesia amaitu nuenetik, doktoratu osteko DOKBERRI ikerkuntza beka bat izan dut eta zenbait ikerkuntza kontratu kateatu ditut segidan. Jarraitu dut ikerkuntza beka gehiago eskatzen baina ez da erraza hauek lortzea; jende asko gaude egoera berdinean eta ematen diren dirulaguntzak ez dira hainbeste. Euskal Herrian ikertzen jarraitu nahi badugu behintzat, lehiakortasuna ikaragarria da. Gizarte bezala gogoeta egin beharko genuke zientziaren eta zientzialariei ematen diegun garrantziaren inguruan, are gehiago Covid19-arekin gertatutakoa eta gero. Argi daukat ez dela gaixotasun pandemiko bakarra izango.

Orain irakasle bezala dihardut EHUko medikuntza eta erizaintzako fakultateko Fisiologia departamentuan. Urritik nabil irakasle lanetan eta egia esan, oso gustura nago erronka galanta bada ere. Klaseak prestatzeko denbora asko eman behar da, baina aldi berean, gauza berriak ikasteko aukera ematen dit, ez bakarrik liburuetatik, baita pertsonetatik ere. Oraingoz beti izan ditut ikasle talde adeitsuak, ez bakarrik medikuntza eta erizaintza fakultatean, baita Donostian ematen ditudan jubilatuentzako esperientzia geletan. Dudarik gabe asko nabil beraiengandik ikasten.

Bestalde, ikerketarekin jarraitzea ere funtsezkoa da niretzat eta ahal bezain beste sartzen naiz laborategira hDPSC-ekin lan egitera. Eskerrak Fernando Undaren laborategian kalitate zientifikoa ez ezik kalitate pertsonala ere puntakoa den. Laborategia osatzen dugunon artean laguntza galanta jasotzen nabil dauzkagun proiektuak aurrera ateratzeko.

Txiotesian parte hartu zenuen. Zer nolako esperientzia izan zen?

Esperientzia polita izan zen. Beharrezkoak ditugu ikertzaile euskaldunok egiten ditugun ikerlanak aditzera emateko tresnak, askotan ez dakigu gure laborategi albokoak zer egiten duen. Ezinbestekoa da zientzia munduan kolaborazioak bermatzea eta askotan kanpora jotzen dugu hemen bertan errazago eta merkeago egin daitezkeen teknikak burutzeko.

Hortaz aparte, ikertzaile gazteen lana baloratzeko tresna ezin hobea da txiotesia, gure lanaren fruituak ez dira berehalakoak izaten eta askotan gizarteak ez du antzematen Euskal Herrian dauden ikertzaile gazteen lanak izan dezakeen garrantzia urte batzuk pasatu arte. Txiotesiak gure lana gizarteratu eta ikusgarri egiteko boterea ematen digu, gure ikerketak gizarteari erakusteko, alegia. Nature eta Science bezalako aldizkari garrantzitsuetan argitaratzen duten ikerlariek izan ohi dute boza mass-media eta komunikabideetan, eta umilagoak baina garrantzitsuak izan daitezkeen lanek ez dute maiz gizartera heltzeko aukerarik izaten. Hutsune hori betetzen du hain zuzen ere Txiotesiak.