211service.com
Investera i banker av stamceller
En av de stora fördelarna med cellomprogrammering - att omvandla vuxna celler till stamceller - är förmågan att fånga en individs genetiska mångfald. Forskare använder nu denna teknik, känd som inducerad pluripotent stamcellsomprogrammering (iPS), för att skapa banker av stamceller från olika människor. Bankerna kommer att användas för att testa toxiciteten hos olika läkemedel med hjälp av celler från människor av olika etniciteter, och kan potentiellt leverera celler för vävnadsersättningsterapier. Forskare presenterade detaljer om sina ansträngningar på International Society for Stem Cell Research konferens i San Francisco den här veckan.
Shinya Yamanaka , en stamcellsforskare vid Gladstone Institute i San Francisco och Kyoto University, i Japan, skapade först iPS-celler 2007 genom att lägga till bara fyra gener till vuxna celler som normalt bara är aktiva i embryon. ( James Thomson och Junying Yu vid University of Wisconsin, i Madison, publicerade samtidigt ett liknande tillvägagångssätt.) Cellerna kan reproducera sig själva många gånger om, och de kan utvecklas till vilken celltyp som helst i människokroppen, de två definierande egenskaperna hos embryonala stamceller. Dessutom, eftersom de inte är gjorda av mänskliga embryon, kringgår iPS-celler de etiska och tekniska utmaningarna som är förknippade med embryonala stamceller.
Forskare har sedan dess skapat iPS-celler från patienter med olika sjukdomar, inklusive amyotrofisk lateralskleros (ALS) och Parkinsons sjukdom, och dessa celler används för att studera dessa sjukdomar. Ett antal startups utvecklar sätt att använda cellerna för att screena läkemedel, både för toxicitet i mänskliga celler och för deras effektivitet för att lindra molekylära tecken på sjukdom. Jeanne Loring, grundare av Center for Regenerative Medicine vid Scripps Research Institute i La Jolla, Kalifornien, utvecklar en stamcellsbank som kommer att användas för toxicitetstestning, med fokus initialt på afrikaner och afroamerikaner, grupper som är kända för att ha en hög nivå av genetisk mångfald. Loring och medarbetare analyserar ett antal genetiska varianter i cellerna de samlar in, med särskild uppmärksamhet på variationer i läkemedelsmetaboliserande enzymer som kan påverka hur patienter svarar på specifika läkemedel, inklusive antidepressiva medel, smärtstillande läkemedel och läkemedel mot hjärtsjukdomar.
Det långsiktiga målet för iPS-celler är att använda dem för att reparera eller ersätta skadad eller sjuk vävnad. Precis som organtransplantationer måste stamcellstransplantationer matchas till mottagaren. Yamanaka påpekar dock att att skapa personliga celler för alla som behöver dem sannolikt kommer att vara för tidskrävande och dyrt för att vara praktiskt. Det kan ta två till sex månader att skapa en rad stamceller från en individ, och någon som till exempel lider av ryggmärgsskada skulle sannolikt behöva en celltransplantation inom några dagar efter skadan. (Stamcellsbehandlingar för ryggmärgsskada har ännu inte godkänts av U.S. Food and Drug Administration, även om ett företag hoppas kunna testa embryonala stamceller för detta ändamål snart.)
Yamanakas team arbetar istället för att skapa en bank av stamcellslinjer som skulle vara lämplig för en stor andel av den japanska befolkningen. Även om konceptet med en sådan stamcellsbank först föreslogs för flera år sedan för embryonala stamceller, har iPS-cellteknologin gjort det mycket lättare att skapa.
För att utforska möjligheten att skapa en bank av stamceller, testade Yamanakas team vävnadstypen av 107 japanska frivilliga. Människor varierar mycket i gener som kodar för cellytemolekyler som kallas humana leukocytantigener (HLA), och ju närmare dessa antigener matchar mellan givare och mottagare, desto mindre sannolikt är det att mottagarens immunsystem stöter bort den transplanterade vävnaden. Forskarna upptäckte att två av de frivilliga var homozygota – vilket betyder att de bar två matchande kopior – av var och en av tre HLA-gener. På grund av denna sällsynta genotyp kunde dessa människor fungera som donatorer till vem som helst med dessa tre antigener - nästan en tredjedel av frivilliggruppen. Enligt en kollaboratörs beräkningar kunde bara 50 olika HLA-typer täcka 90 procent av den japanska befolkningen. Forskarna har sedan dess gjort iPS-celler från dessa individer och visat att de beter sig normalt och kan differentieras till många celltyper.
Roger Pederson , en stamcellsbiolog vid Cambridge University, i Storbritannien, varnar för att även denna nivå av matchning skulle kräva viss immunsuppression på grund av små HLA-felmatchningar. Men det är att föredra framför att göra linjer för alla som behöver en, säger Pederson, som föreslog idén om en stamcellsbank 2005.
Det är ännu inte klart hur svårt det skulle vara att skapa en liknande vävnadsmatchad bank för mer olika populationer. Japanerna är en särskilt homogen befolkning, och jag undrar om det skulle vara möjligt att göra en liknande skärm i USA, säger Loring. Eftersom amerikaner är etniskt heterogena finns det sannolikt färre homozygoter, säger hon.
År 2005 analyserade Pedersons team HLA-typer för donatorer av kadaver och för personer på väntelistan för organdonationer i Storbritannien, och beräknade att 150 rader stamceller skulle ge en fördelaktig matchning för cirka 85 procent av dem på listan. Tio donatorer homozygota för vanliga HLA-typer skulle ge en fördelaktig matchning för cirka 67 procent. Forskarna skapar ännu inte en sådan bank, men de analyserar det bästa sättet att skapa en kliniskt användbar bank av celler.
Populationsbaserad stamcellsbank är fortfarande i början. (Banker av nyföddas navelsträngsblod, som ofta lagras i privata lokaler av föräldrar, representerar en annan typ av bankverksamhet. Stamcellerna från detta blod är användbara för en begränsad uppsättning sällsynta sjukdomar, och de kan inte utökas eller differentieras på sätt som iPS celler kan.) Medan forskare studerar sätt att använda iPS-celler som sjukdomsbehandlingar, har ingen ännu testats i kliniska prövningar. Dessutom är dessa celler ännu inte lämpliga för mänsklig transplantation; hur de för närvarande tillverkas kan medföra viss risk för cancer. Vi har fortfarande inte bestämt vilken typ av induktion som är bäst, men efter att ha löst de tekniska problemen skulle det vara möjligt att skapa den här typen av bank, säger Yamanaka.