Stamceller ångrar fosterskador

Genom att injicera stamceller direkt i hjärnan har forskare framgångsrikt vänt neurala fosterskador hos möss vars mödrar fick heroin under graviditeten. Även om de flesta av de transplanterade cellerna inte överlevde, fick de hjärnans egna celler att utföra omfattande reparationer.

Reparera skador: Neurala stamceller, märkta grönt med ett fluorescerande färgämne, har transplanterats bland hjärncellerna (röda) hos en mus som föddes med hjärnskada efter att dess mamma fick heroin under graviditeten. Transplantationer som denna verkade effektivt vända de cellulära, biokemiska och beteendemässiga defekterna som heroinskadade möss lider av.

Transplanterade stamceller har tidigare visat lovande för att vända hjärnskador orsakade av stroke, såväl som av neurologiska sjukdomar som Parkinsons, Alzheimers och Huntingtons. Men deras användning vid behandling av fosterskador är relativt ny. Under de senaste åren har en handfull forskarlag utvecklat stamcellsbaserade terapier för gnagare med verkliga eller simulerade fosterskador i hjärnan.

Joseph Yanai , chef för Ross Laboratory for Studies in Neural Birth Defects hos Hebreiska universitetet-Hadassah Medical School , i Jerusalem, säger att stamcellsterapier är idealiska för att behandla fosterskador där skademekanismen är mångfacetterad och dåligt förstådd. Om du använder neurala stamceller, säger Yanai, är de dina små läkare. De letar efter defekten, de diagnostiserar den och de skiljer på vad som behövs för att reparera defekten. De gör mitt jobb, på ett sätt.

Yanai och hans kollegor började med möss som hade exponerats för heroin i livmodern. Dessa möss lider av inlärningsbrister; när de placeras i en tank med grumligt vatten, till exempel, tar de längre tid än vanliga möss att hitta tillbaka till en nedsänkt plattform. Och i deras hippocampus – ett område av hjärnan som är associerat med minne och navigering – störs kritiska biokemiska vägar, och färre nya celler produceras.

Alla dessa problem löses snabbt när forskarna injicerar neurala stamceller från embryonala möss i hjärnan på de heroinexponerade djuren. När de simmade kom de behandlade mössen ikapp sina normala motsvarigheter och deras cellulära och biokemiska brister försvann. Yanai tillkännagav dessa fynd i 2007 och 2008 .

Sådana dramatiska resultat var överraskande, med tanke på att bara en bråkdel av en procent av de transplanterade stamcellerna överlevde inuti mössens hjärnor. Men de överensstämmer med en framväxande konsensus om hur vuxna stamceller utför sina många funktioner genom så kallade bystander- eller chaperone-effekter. Förutom att bara generera ersättningar för skadade celler, verkar stamceller producera signaler som sporrar andra celler att utföra normalt organunderhåll och initiera skadekontroll.

Chaperone-effekten är en viktig aspekt av stamcellsbiologi som helt enkelt har blivit underkänd, säger Evan Snyder , som leder stamcellsforskningscentret vid Burnham Institute for Medical Research, i Kalifornien, och vars forskargrupp myntade termen 2002. Det kan faktiskt vara den lågt hängande frukten i stamcellsfältet – att dra fördel av detta, och inte cellersättningsaspekten som vi alltid trodde skulle vara nyckeln till stamcellsbiologi inom regenerativ medicin.

Cesar Borlongan, professor och vice ordförande för forskning vid avdelningen för neurokirurgi vid University of South Florida College of Medicine , använder en annan modell för att utforska användningen av stamcellsbehandling för hjärnskadade spädbarn. Genom att medvetet begränsa blod- och syreflödet till hjärnan på nyfödda råttor, simulerar han och hans kollegor effekterna av en stroke hos spädbarn – en förödande händelse som orsakar obehandlad hjärnskada hos nyfödda människor.

Ungefär som Yanai fann Borlongan att injicering av stamceller i de komprometterade råttornas hjärnor vände en del av de beteendemässiga bristerna som sågs före behandlingen. Till exempel kunde de behandlade råttorna balansera under längre tidsperioder på en roterande stav.

För att föra denna typ av terapi närmare kliniska tester på människor har Borlongan experimenterat med att administrera stamcellerna intravenöst. I juli förra året, i onlineversionen av Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism , meddelade han och hans kollegor att transplanterade stamceller gav samma resultat hos råttor oavsett om de gavs intravenöst eller injicerade direkt i hjärnan.

Yanai har haft liknande framgångar med intravenös administrering i sin heroinexponeringsmodell, som han planerar att tillkännage vid årets årsmöte för International Society for Stem Cell Research , i Barcelona.

De injicerade stamcellerna kan migrera från blodomloppet till hjärnan av två anledningar, säger Borlongan. Först skickar den skadade hjärnan ut kemiska signaler som rekryterar cellerna. Och för det andra kan hjärnskador äventyra blod-hjärnbarriären, som normalt reglerar vilka ämnen som kan passera tröskeln in i hjärnan.

Alla är dock inte entusiastiska över den intravenösa metoden. Darwin prockop , direktör för Institutet för regenerativ medicin vid Texas A&M Health Science Center College of Medicine, varnar för att de injicerade cellerna kan fastna i andra organ – särskilt lungorna – och orsaka oönskade och till och med dödliga biverkningar. Och enligt Evan Snyder kan det vara onödigt att gå in genom blodomloppet; hans grupp har inte sett några större risker förknippade med direkt hjärninjektion, en väg som han anser vara kliniskt genomförbar hos människor.

Men alla dessa terapier innebär att främmande celler introduceras i kroppen och riskerar därför att framkalla ett potentiellt farligt immunsvar. I de flesta studier hittills doseras de behandlade gnagarna med kraftfulla immunsuppressiva medel. Yanai undersöker för närvarande personliga behandlingar för att kringgå detta problem: celler extraheras från djuret som ska behandlas, lockas att återgå till ett stamcellsliknande tillstånd och transplanteras sedan. Eftersom de har sitt ursprung i det behandlade djuret, erkänns cellerna som sig själv och ignoreras av immunsystemet.

Nyligen har Borlongan funnit att immunsuppressiva medel är onödiga i spädbarns-strokemodellen. Eftersom han behandlar gnagarna i mycket ung ålder, verkar deras fortfarande omogna immunsystem relativt oberörd av de transplanterade stamcellerna. Borlongan noterar att ett lågnivåimmunsvar faktiskt kan vara användbart: genom att skära ner på antalet celler som överlever på lång sikt kan det minska chansen att injicerade celler reproducerar sig okontrollerat och bildar tumörer.

Icke desto mindre, enligt Prockop, är risken för tumörer ett allvarligt problem med all stamcellsbaserad terapi. Och även om han är optimistisk om framtiden för cellterapier för att behandla en mängd olika sjukdomar, manar han till försiktighet och samvete när man överväger allvarliga fosterskador. Den stora faran är att man kan ta ett barn som kan vara dömt att dö om några år, och göra det barnet till en livslång invalid som behöver fortsatt omvårdnad, säger han. Så utsikterna är extremt oroande om du tänker på dem hårt. Om du inte får ett fullständigt botemedel kan du orsaka mer skada än nytta.

Dölj