Stamceller pånyttfödda

[ För att kolla in en sex minuter lång video med två framstående forskare och Technology Reviews chefredaktör som diskuterar hur och varför embryonal stamcellsforskning – med spektakulär färggrafik och bilder – Klicka här . Obs! Du kan pausa videon när som helst. ]

I slutet av 2003 trodde forskare vid Advanced Cell Technology, en liten bioteknisk startup i Worcester, MA, att de var på väg att göra något anmärkningsvärt. De hade mödosamt genererat klonade mänskliga embryon från vuxna celler och försökte hålla dem vid liv tillräckligt länge för att skörda deras inre cellmassor, dyrbara kulor av celler som ger upphov till stamceller.

Det var ett av de mest eftertraktade priserna inom biomedicinsk forskning: ett sätt att odla embryonala stamceller direkt från till exempel en hudcell som tagits från en specifik patient. Det var också ett av biomedicinens mest spekulativa projekt; faktiskt, forskarna vid Advanced Cell Technology (ACT) var det enda teamet i USA som aktivt eftersträvade det. Men Robert Lanza (se Stem Cell Hope ), som ledde gruppen, säger att han tror att hans team på ACT var på gränsen till framgång. Om han har rätt, och om arbetet hade fortsatt, skulle företaget med största sannolikhet ha haft nyckeln till en revolutionerande ny uppsättning biomedicinska verktyg – och möjligen till nya behandlingar för en mängd olika sjukdomar.

Men i februari 2004 grusades ACT-forskarnas förhoppningar. En sydkoreansk stamcellsforskare vid namn Hwang Woo Suk från Seoul National University och hans kollegor meddelade i tidskriften Vetenskap att de hade skapat patientspecifika stamceller. Prestationen välvde Hwang till vetenskaplig stjärnstatus. Hans land utnämnde honom till sin högsta vetenskapsman och hedrade honom med ett frimärke som föreställer en förlamad man som kan gå igen. Patienter ropade på att få vara en del av hans arbete. Hwang omfamnade sin roll som en internationell stamcellskändis och tillkännagav planer på att skapa något som kallas World Stem Cell Hub, där medlemmar av hans labb skulle klona och odla stamcellslinjer för forskare runt om i världen.

Det som hade varit ett fruktansvärt riskabelt område som många forskare inte ville ge sig in på blev nu en möjlighet, säger Evan Snyder, chef för programmet för stamceller och regenerering vid Burnham Institute for Medical Research i La Jolla, Kalifornien. Många amerikanska forskare som själva hade varit oförmögna eller ovilliga att påbörja kloningsarbete började planera samarbeten med de koreanska forskarna. Vi visste att [kloning] skulle ta mycket tid och pengar, och den koreanska regeringen var villig att kasta så mycket på det här problemet, säger Snyder. När det verkade ha åstadkommits sa många av oss: Ja, det är en lättnad. Nu kan vi göra de riktiga vetenskapsexperimenten.

Men Lanza och hans kollegor, som varit så nära att klona stamceller, tittade uppgivna på. Det var pinsamt, säger Lanza. Denna obskyra grupp meddelade att de hade gjort det. ACT var redan på skakig ekonomisk mark, men Hwangs prestation gjorde dess situation ännu mer prekär. Företaget förlorade också plötsligt sitt utbud av mänskliga ägg – en avgörande ingrediens i kloningsforskning – eftersom kliniker som drev donatorprogram inte kände något ytterligare behov av att delta i forskning vars centrala mål hade uppnåtts. Som ett resultat var forskarna bokstavligen tvungna att lägga sitt arbete på is. Vi var tvungna att frysa ner massor av våra celler. Det stängde ner den forskningen, och det har inte funnits någon aktiv forskning sedan dess, säger Lanza. Det fanns uppenbarligen ingen ära – eller vinst – i att komma på andra plats.

Bara inget av det var sant. Från och med maj 2004 började rapporter trilla in om att Hwang hade använt oetiska medel för att skaffa ägg för sin kloningsforskning och ljugit om det. I december 2005 stod det klart att bedrägeriet var mycket mer omfattande. Hwangs forskning om kloning av människor, verkade det, var ett spektakulärt bedrägeri: utredare från Hwangs universitet hittade inga bevis för att hans team hade skapat klonade stamcellslinjer alls.

Det var som att se ett bilvrak ske i slow motion. Storleken på problemet var bara riktigt skrämmande, säger Snyder. Världen hade återställts till före 2004, som när Stålmannen vände världen bakåt. Om du ägnade dig åt kloning 2004 började du fortsätta med det igen. Om du satt på sidlinjen, satt du tillbaka på sidlinjen.

Men vissa forskare kunde inte vrida tillbaka klockan. Under månaderna sedan Hwang gjorde sitt tillkännagivande hade ACT:s investerare tappat intresset för att producera patientspecifika stamceller, och forskare på företaget fokuserade nu på att utveckla mindre riskfyllda stamcellsterapier. Vi uppfattades som ett misslyckande, när vi i själva verket låg längst fram, säger Lanza, vice vd för medicinsk och vetenskaplig utveckling på ACT. Vi hade förlorat ett års arbete och gick vidare till andra saker.

Det verkliga arbetet blev lidande för att den här killen spelade något spel, fortsätter Lanza. Jag vet att jag kommer att bli kritiserad för att säga detta, men jag tror verkligen att vi hade ett protokoll som skulle ha varit reproducerbart och enkelt, och vi kunde ha börjat med terapier vid det här laget.

Sex månader efter att detaljerna om bedrägeriet började dyka upp, rustar Lanza och grupper vid bland annat Harvard University och University of California, San Francisco, för att starta nya program för att klona stamceller från vuxna donatorceller – en process som brukar kallas somatisk -cellkärnöverföring eller terapeutisk kloning. Trots de tekniska och politiska hindren är forskarna övertygade om att kärnkraftsöverföring kommer att ha en enorm inverkan på medicinen. Mest omedelbart, tror de, skulle klonade stamceller kunna användas som modeller för att studera mänskliga sjukdomar och testa nya läkemedel med oöverträffad noggrannhet; så småningom kunde stamceller transplanteras direkt in i patienter för att bota degenerativa sjukdomar.

Det koreanska bedrägeriet, även om det är uppenbart förödande för Lanza, kan oavsiktligt ha uppmuntrat fältet. Hwang-avsnittet var väldigt destruktivt, säger Ronald Green, en etiker vid Dartmouth College. Men Hwangs påståenden gav människor en glimt av vad som skulle vara möjligt med klonade stamceller, och följden var ett förnyat intresse för terapeutisk kloning.

Forskare som hade planerat att samarbeta med Hwang hade ägnat månader åt att seriöst fundera på vad de skulle kunna göra med klonade stamceller, från att skapa nya verktyg för att belysa de sjukdomar de hade studerat i årtionden till att undersöka nya behandlingar. Spänningen som dessa möjligheter väckte, tillsammans med nya inflöden av kontanter från statliga och privata källor, gjorde att många inte ville vänta längre vid sidan av. Snyder, en pediatrisk neurolog och neonatolog som vill utveckla nya behandlingar för sina patienter, överväger nu att starta ett eget kloningsprogram. Det finns mer en beredskap att ta sig in på det här området, och det tror jag kommer att bära över, säger han.

Sjukdomsutbetalning
I en frys i La Jolla, Kalifornien, finns en bank av frusna hudceller som samlats in från patienter med en sällsynt och förödande genetisk sjukdom som kallas Lesch-Nyhans sjukdom. Barn som föds med sjukdomen har ett genetiskt fel som gör att de producerar för mycket urinsyra, som byggs upp i deras vävnad. De lider också av stora neurologiska problem i ungefär samma del av hjärnan som drabbas av Parkinsons sjukdom, vilket resulterar i motoriska och kognitiva problem. Ingen förstår varför en defekt i den här genen leder till en defekt i hjärnan, säger Theodore Friedmann, barnläkare och genetiker vid University of California, San Diego, som har studerat sjukdomen i nästan 40 år.

För ungefär två år sedan började Friedmann, expert på genterapi, fundera över hur stamceller kunde hjälpa sina patienter. Embryonala stamceller har två värdefulla egenskaper: under rätt förhållanden kan de regenerera sig själva – dela sig för att skapa identiska nya celler – och de är pluripotenta, vilket innebär att de kan utvecklas till nästan vilken typ av celler som helst i kroppen. Denna magnifika följsamhet fängslar forskare som Friedmann, som drömmer om den dag de kan ta stamceller, locka dem att bli nya hjärn- eller leverceller och transplantera dem till patienter med Parkinsons sjukdom eller organsvikt.

Forskare har redan visat att hos djur kan stamceller bland annat hjälpa till att behandla hjärtsjukdomar, ryggmärgsskada och sicklecellanemi. Råttor med skadad ryggmärg återfick viss rörlighet efter injektioner av neurala prekursorceller gjorda av embryonala stamceller. Stamceller transplanterade till råttors hjärtvävnad kan hjälpa till att läka skadade hjärtmuskler.

Men innan liknande terapier kan testas på människor måste forskare lösa problemet med immunavstötning. Transplanterade stamceller, som nu härrör från kasserade embryon, skiljer sig genetiskt från sina mottagare; liksom donatornjurar medför de därmed risken att framkalla ett immunsvar. Det betyder att även de mest avancerade behandlingarna fortfarande är år borta från klinisk användning. Terapeutisk kloning är ett sätt att göra stamceller lämpliga för transplantation, eftersom det ger celler som delar sina mottagares DNA.

Teoretiskt sett kan klonade stamceller hjälpa Friedmanns patienter; forskare kunde fixa den genetiska defekten i cellerna innan de implanterades. Utsikten till en sådan revolutionär behandling är det som mest fängslat både allmänheten och media. Men Friedmann och Snyder fokuserar på en applikation som kan ha mycket bredare konsekvenser – och som ligger närmare till hands. Istället för att själva använda cellerna som en form av terapi planerar forskarna att använda dem för att studera Lesch-Nyhans sjukdom och testa nya behandlingar. Experter säger att denna typ av applikation dramatiskt kan förbättra vår förståelse för hur någon sjukdom med en genetisk komponent utvecklas på cellnivå. Du kan göra en stamcellinje som har ALS eller Parkinsons, med hjälp av DNA från en patient som verkligen har symtomen, säger Snyder.

Forskare skulle kunna få cellerna att utvecklas till den typ av celler som skadats av en sjukdom, såsom dopaminneuroner vid Parkinsons, och studera sjukdomens intrikate progression från dess tidigaste omrörning till dess slutliga celldöd. Eftersom cellerna skulle vara genetiskt identiska med patientens DNA, skulle de genomgå många av samma molekylära förändringar som ligger till grund för patientens sjukdom.

Ian Wilmut, den brittiska forskaren som hjälpte till att klona fåret Dolly, hoppas kunna förvandla stamceller i en skål till motorneuroner, den typ av nervceller som härjas i Lou Gehrigs sjukdom (även känd som amyotrofisk lateral skleros eller ALS). Att skapa en stamcellslinje med sjukdomen skulle göra det möjligt för forskare att studera hur dessa nervceller blir sjuka och dör och att söka efter sätt att bromsa eller stoppa sjukdomens nedåtgående spiral. Jag tror att sjukdomsmodeller, som de vi planerar att skapa, kommer att göra mer på kort sikt, och kanske på lång sikt, för att behandla sjukdomar än att klona stamceller för vävnadstransplantationer, säger Wilmut.

En av de stora fördelarna med klonade stamceller är att de skulle göra det möjligt för forskare att skapa exakta modeller av en sjukdom utan att först bestämma den underliggande genetiken. Med många sporadiska sjukdomar vet vi att det finns en genetisk komponent, men det är inte klart vad det är eller hur det bidrar till utvecklingen av sjukdomen, säger Larry Goldstein, neuroforskare vid UCSD som studerar Alzheimers sjukdom. Vi har många hypoteser, och jag tror att denna metod kommer att sätta oss i en position att testa dessa hypoteser. Och om en är korrekt, har vi en väg att gå för terapi.

En stamcellsmodell av Alzheimers skulle också göra det möjligt för forskare att studera vad sjukdomen gör innan symtom uppträder och kanske skapa tidiga diagnostiska tester. När en Alzheimerpatient går till läkaren med kognitiva problem är hjärnan avsevärt – och möjligen oåterkallelig – skadad. Att studera hjärnan hos människor som redan har dött är som att studera en flygkrasch efter att planet träffat marken – du tittar på vraket, säger Goldstein. Vi vill titta på den svarta lådan av Alzheimers sjukdom. Vad händer i dessa celler innan kraschen?

För att söka efter tidiga tecken på sjukdomen kunde forskare generera stamceller med hjälp av DNA från en Alzheimerpatient, och sedan få cellerna att differentiera till neuroner, övervaka dem för produktion av specifika proteiner eller andra molekylära förändringar som inte syns i neuroner som härrör från friska embryonala celler. stamceller. Samma tillvägagångssätt kan fungera med cancer, som kännetecknas av en rad skadliga genetiska förändringar. Vi vill veta vad som är det tidigaste du kan upptäcka skillnader i sjukdomsceller, säger Renee A. Reijo Pera, meddirektör för UCSF:s human-embryonala-stamcell-biologiprogram.

Klonade stamceller kan också ge ett mycket effektivare sätt att testa läkemedel. Mycket ofta replikerar de djurmodeller som finns för en viss sjukdom verkligen inte på ett autentiskt sätt vad som händer i en människa, säger Snyder. Med hjälp av modeller baserade på stamceller kunde forskare testa läkemedel i olika stadier av sjukdomen, söka efter föreningar som kan förhindra en person med risk för, säg, Alzheimers, från att någonsin utveckla sjukdomen i första hand, eller efter föreningar som stoppar eller vänder utvecklingen av skador hos personer som redan har sjukdomen.

Snyder hoppas så småningom kunna skapa stamcellsmodeller av många olika neurodegenerativa sjukdomar. Hans första steg, i samarbete med Friedmann, blir att använda de frusna hudcellerna som finns på UCSD för att skapa stamceller med Lesch-Nyhans sjukdom. Snyder hoppades ursprungligen att Hwang skulle lära honom kloningsprocessen. Men nu planerar forskarna att påbörja det terapeutiska kloningsprojektet på egen hand och arbetar på att få myndighetsgodkännande och statlig eller privat finansiering.

Etiska ägg?
För att generera normala stamcellslinjer börjar forskarna med ett befruktat embryo, vanligtvis kasserat från en provrörsbefruktningsklinik. De samlar en specialiserad boll av celler, kallad den inre cellmassan, från embryot när det bara är fem till sex dagar gammalt. Odlade i en maträtt utvecklas cellerna till en rad embryonala stamceller som, beroende på förhållandena, antingen kan regenerera sig själv eller differentiera sig till specialiserade celltyper, såsom hjärtceller, leverceller eller hjärnceller. Forskare måste ständigt göra nya stamcellslinjer, eftersom befintliga linjer kan ackumulera mutationer, vilket gör dem olämpliga för terapier och många typer av forskning.

Klonade stamceller är dock ännu svårare att tillverka än vanliga embryonala stamceller. Forskare tar DNA från en differentierad cell, till exempel en hudcell, och sätter in den i ett ägg som har tagits bort från sitt eget DNA. Ägget börjar sedan dela sig, ungefär som ett vanligt embryo skulle göra. Om den överlever tillräckligt länge kan dess inre cellmassa skördas och användas för att odla stamceller. Forskare har genererat stamceller från klonade musembryon men har inte replikerat den bedriften hos människor. Till skillnad från naturligt befruktade embryon är klonade embryon svåra att hålla vid liv tillräckligt länge – nästan en vecka – för att deras inre cellmassor kan samlas.

Hwang hade påstått sig göra detta med anmärkningsvärd effektivitet, med ett litet antal ägg. Mänskliga ägg är en värdefull resurs som är mycket svår att få tag på, så sparsam användning av ägg är avgörande för att göra kärnkraftsöverföring praktisk. Men efterföljande undersökningar visade att Hwang och kollegor ljög inte bara om sina resultat utan också om antalet ägg de använde i sina experiment. Enligt en rapport från Sydkoreas nationella bioetiska kommitté använde Hwang 2 221 ägg i sina misslyckade experiment, snarare än de 427 ägg som rapporterades i hans två Vetenskap papper. Forskare har nu ingen aning om hur många ägg som krävs för att framgångsrikt klona en rad mänskliga stamceller.

När kärnan i en vuxen cell sätts in i ett ägg, vrider några okända faktorer i ägget tillbaka klockan på det och återställer det till sitt embryonala tillstånd. Det är som att trycka på omformateringstangenten på en dator. Man formaterar om den till att bli någon annan typ av cell, säger Snyder. Vi förstår inte de molekylära vägarna som gör detta... Så vitt vi vet är det enda som kan göra detta ägget.

Enligt Kevin Eggan, en molekylär och cellulär biolog vid Harvard som söker godkännande från sitt universitet för att starta forskning om kärnkraftsöverföring, är det inte klart hur många ägg vi behöver eller hur många kvinnor som kommer att kliva fram för att donera ägg. Eggan, som också sitter i etikprövningsnämnden för California Institute for Regenerative Medicine (och var medlem i TR35 2005), säger att han har tillbringat mycket av det senaste året med att lära sig om de etiska och medicinska frågorna i samband med äggdonation. Många forskare säger att tillgång till ägg kommer att avgöra framgången för terapeutisk kloning. Vi har en terapi som kunde ha revolutionerat medicin som antibiotika, men vi har en flaskhals som skjuter ner den, säger Lanza.

Äggdonationsproceduren är obekväm och potentiellt smärtsam och medför en viss medicinsk risk. Kvinnor måste genomgå hormonbehandlingar för att stimulera ägglossning, rådgivningssessioner för att förstå riskerna och en medicinsk procedur där en nål förs in i slidan för att ta bort ägg från äggstocken. En liten andel av donatorerna utvecklar ovariehyperstimuleringssyndrom, vilket i sällsynta fall kan orsaka njursvikt.

Även ivriga anhängare är oense om de mest etiska sätten att hantera äggdonation. Vissa forskare vill inte använda mänskliga ägg alls. Vi anser att det är olämpligt att utsätta kvinnor för en riskabel och potentiellt farlig procedur när vi inte vet vad effektiviteten är, säger Stephen Minger, en forskare vid King's College London som planerar att ansöka om tillstånd från den brittiska regeringen att klona mänskliga stammar. celler som använder djurägg. De som vill använda mänskliga ägg är oense om huruvida kvinnor ska få betalt för sina donationer. Motståndarna oroar sig för att betalning kan uppmuntra vissa kvinnor att genomgå ingreppet utan att förstå riskerna. Men andra tycker att kompensation är det mest etiska tillvägagångssättet. När ACT gjorde det här betalade vi äggdonatorer, säger Green. Jag fortsätter att tro att det är det bästa sättet att göra det. Det är rättvist och öppet och det är minst sannolikt att det leder till flykt.

Enligt Lanza hoppade alla kvinnor som nyligen kontaktade ACT angående donation av ägg ur processen när de fick reda på hur mycket tid det handlade om. Lanza säger att han fortfarande planerar att fortsätta, så snart han kan få en ny källa till ägg. Om jag bara hade börjat skulle jag förmodligen inte göra det, säger han. Ibland tillbringar jag mer tid i telefon med advokater än vad jag gör på vetenskapen... Men vi har investerat så mycket tid och energi och så mycket av oss själva att vi vill se detta till slut. Jag känner fortfarande att det finns en mycket viktig roll för [kärnkraftöverföring] i olika sjukdomar.

Lanza misstänker att, på grund av bristen på ägg och den okända effektiviteten i kloningsprocessen, kommer den terapeutiska användningen av klonade stamceller att se ut mer som en njurtransplantation än som intag av ett allmänt föreskrivet läkemedel. Vi inser att det inte är det breda botemedlet vi hade hoppats, men jag är övertygad om att det kommer att rädda vissa individer, säger han. Kanske skulle en mamma donera en omgång ägg för att skapa stamceller till sitt sjuka barn.

Federal blockering
När amerikanska forskare förbereder sig för det nya loppet mot kärnkraftsöverföring möter de många av samma hinder som strandade de flesta av dem i startblocket för två år sedan. Hwang hade enorma summor pengar från den koreanska regeringen, en beundrande allmänhet och en enorm, om än etiskt osund, tillgång på mänskliga ägg. Amerikanska forskare står inför intensiv offentlig granskning, en administration som är emot forskning om embryonala stamceller och en kontinuerlig kamp för att få finansiering från privata investerare.

2001 begränsade president Bush den federala finansieringen av embryonal-stamcellsforskning till att arbeta med ett litet antal cellinjer som redan existerade. Den politiken har utövat en katastrofalt kylande effekt på fältet. Forskare som vill forska på nyligen härledda embryonala stamcellslinjer eller själva ta fram nya linjer – vilket är nödvändigt vid kärnkraftsöverföring – måste hitta privata finansieringskällor.

Forskare och universitetsadministratörer står också inför den mödosamma uppgiften att separera all offentligt och privat finansierad forskning. Det betyder att alla släpar 10-kilos vikter på fötterna, säger Greg Simon, ordförande för FasterCures, en Washington, DC-baserad förespråkargrupp som syftar till att påskynda utvecklingen av nya terapier. Vi spenderar mycket bortkastad tid på att separera statliga pengar från privata pengar när vi borde lägga tid på forskning.

Den federala blockaden innebär också att National Institutes of Health, landets största biomedicinska forskningsinstitut, har övergett sin standardreglerande roll, vilket lämnar många forskare som verkar i ett vakuum. National Academy of Sciences har försökt att ta till sig en del av slacken, publicerade en icke-bindande uppsättning riktlinjer för stamcellsforskning 2005 och skapade en stamcellsforskningskommitté tidigare i år.

Många delstatsregeringar har känt sig tvungna att gå in, både reglera och tillhandahålla finansiering för stamcellsforskning. Hittills har Kalifornien, Connecticut, Massachusetts och New Jersey antagit lagar som tillåter forskning om embryonala stamceller, inklusive arbete med klonade embryon. Arkansas, Indiana, Iowa, Michigan, North Dakota och South Dakota förbjuder forskning på klonade embryon.

Dessutom har Kalifornien, Connecticut och New Jersey alla öronmärkt statliga medel för att stödja stamcellsforskning som inte finansieras av den federala regeringen. Initiativet i Kalifornien, det överlägset största på 3 miljarder dollar, har stött på fallgropar vid varje tur, vilket visar på de svårigheter som uppstår när stater går in i forskningsfinansieringsbranschen. California Institute for Regenerative Medicine, den tillsynsenhet som skapats av statens proposition 71, har brottats med anklagelser om intressekonflikter bland dem som bestämmer fördelningen av medel och med kontroverser om hur staten kommer att skörda de ekonomiska fördelarna av stamcellsforskning – ett löfte som ingick i förslaget.

Nästan all forskning om embryonala stamceller i USA möter finansieringshinder och etiska invändningar, men eftersom kärnkraftsöverföring är det mest omtvistade ämnet på området – involverar det inte bara förstörelsen utan också skapande av embryon specifikt för forskning – forskare och universitet som planerar kärnkraftsöverföringsprogram är extra försiktiga. Fokus ligger på alla som gör den här typen av forskning, säger Lanza. Till exempel föreskriver Massachusetts lag straffrättsliga påföljder för personer som bryter mot lagar som reglerar ägg- och embryonanskaffning. Om vi ​​halkar upp någonstans kommer vi att korsfästas, säger Lanza.

Andra länder har mycket mer stödjande miljöer för embryonal-stamcellsforskning, vilket kan ge dem ledningen i den nya kapplöpningen mot perfekt kärnkraftsöverföring. I Storbritannien, till exempel, är stamcellsforskningen mer intensivt reglerad men också mycket mer öppen. Forskare ansöker hos en central myndighet om tillstånd att bedriva forskning med mänskliga embryon. Sammanfattningar av forskningsförslag som granskas – inklusive de som involverar kärnkraftsöverföring – läggs ut online för offentlig utvärdering, tillsammans med en förklaring av kriterierna för godkännande. I Storbritannien har vi enormt statligt stöd, från premiärministern och neråt, säger Minger, en amerikansk forskare som migrerade till Storbritannien. Det finns ett stigma förknippat med stamceller i USA som inte är sant här.

Denna öppenhet står i kontrast till situationen vid Harvard, där flera forskare ansökte om tillstånd att bedriva kärnkraftsöverföringsforskning för mer än två år sedan. Enligt Massachusetts delstatslag måste forskarna få sina experiment godkända av institutionella granskningsnämnder. Men medan det brittiska godkännandeförfarandet i stort sett är transparent, skulle varken Harvard-tjänstemän eller forskare som föreslår experiment diskutera med Teknikgranskning deras forskningsplaner eller detaljerna i granskningsförfarandet tills efter det att den är klar.

Tvärs över Atlanten har statligt stöd hjälpt två brittiska grupper att gå i spetsen för forskning om terapeutisk kloning. Alison Murdoch, Miodrag Stojkovic och medarbetare vid University of Newcastle upon Tyne har förmodligen gjort fler framsteg i kärnkraftsöverföring än någon annan forskare. Murdochs team fick tillstånd från den brittiska myndigheten att starta experiment i augusti 2004 och tillkännagav att de hade klonat ett embryo i ett tidigt stadium (det har ännu inte isolerat stamceller) strax efter att Hwang publicerade sin nu indragna artikel som tillkännagav en effektiv kloningsteknik. Vid University of Edinburgh tänker Wilmut också göra kärnkraftsöverföring. Han lade sina planer på is efter Hwang-skandalen, men han söker nu tillstånd att starta en ny uppsättning experiment, med hjälp av djurägg snarare än mänskliga ägg.

Kaliforniens tillflyktsort
I ett labb högt på en kulle med utsikt över San Francisco-bukten sitter Renee Reijo Pera vid sitt skrivbord och lyssnar på ljudet av konstruktion. Utrymmet bredvid hennes labb har blivit helt förstört; stegar och spridda förlängningssladdar har ersatt de ordnade raderna av mikroskop och frysar. Efter färdigställandet i augusti kommer utrymmet att bli hemmet för UCSF:s nya forskningsprogram för terapeutisk kloning. Det kommer i praktiken att vara en kopia av Reijo Peras nuvarande labb, fyllt med samma sorts utrustning, men köpt med privata medel.

UCSF hoppas att den nya anläggningen kommer att hjälpa den att bli en föregångare inom terapeutisk kloning. Universitetet var det första i USA som försökte överföra kärnvapen, om än utan framgång, på 1990-talet. Nu hoppas vi kunna börja igen där studierna slutade, säger Arnold Kriegstein, chef för universitetets Institute for Stem Cell and Tissue Biology.

Reijo Pera och kollegor började klona experiment vid en annan anläggning utanför anläggningen i april, möjligen den första amerikanska gruppen som försökte överföra mänsklig kärnvapen sedan Lanzas team stoppade sitt arbete 2004. I UCSF-labbet kommer de att använda misslyckas för att befrukta ägg från en Vitrobefruktningsklinik, som är mycket lättare att få än donatorägg. När de har optimerat de experimentella förhållandena kommer de att börja använda mänskliga ägg som donerats specifikt för forskning.

UCSF:s nya program är bara ett tecken på Kaliforniens försök att bli en fristad för terapeutisk kloning. De tre miljarder dollar i statlig finansiering för stamcellsforskning som väljarna godkände 2004 har hållits uppe i rättsliga tvister; men under tiden utfärdar tillsynsmyndigheten obligationer för att samla in pengar till stamcellsprogram. Många universitet som hoppas få en del av dessa pengar säger att kärnkraftsöverföring kommer att vara en stor del av deras forskningsagendor.

Två team av forskare vid Harvard med en imponerande dokumentation planerar också att starta kärnvapenöverföringsexperiment. George Daley vid Children's Hospital Boston vill skapa patientmatchade stamceller för benmärgstransplantationer för barn med blodsjukdomar, som leukemi. För närvarande kan många av dessa barn inte hitta donatorer vars benmärg är tillräckligt nära för att vara lämpliga för transplantation. Och ibland kan till och med matchade benmärgstransplantationer utlösa en allvarlig immunreaktion. Eggan, expert på muskloning, och Doug Melton, molekylär- och cellbiolog vid Harvard, vill använda kloning för att skapa nya modeller för neurodegenerativ sjukdom och diabetes. Harvard-forskarna hoppas få ett slutgiltigt godkännande för sina respektive projekt i år.

Omprogrammering av debatten
Tobias Brambrink sitter vid ett mikroskop och stirrar på en platta belagd med miljontals specialiserade hudceller som kallas fibroblaster. Han hoppas hitta en klumpa celler som lyser grönt, eller ännu bättre, vissa celler som har den rundade formen av stamceller, snarare än den långsträckta formen av fibroblaster. Brambrink, en postdoktor i Rudolf Jaenischs labb vid Whitehead Institute for Biomedical Research i Cambridge, MA, letar efter de genetiska switcharna som styr omprogrammering – en dåligt förstådd transformation som äger rum under kloning, vilket återställer en vuxen cell till sitt embryonala tillstånd.

Alla celler i en organism delar samma gener, men mönstret för en cells genaktivitet avgör om den kommer att bli en stamcell eller en differentierad cell. Under omprogrammering stänger vissa fortfarande okända faktorer i ägget av generna som gör en cell, till exempel en neuron, och sätter på de gener som uttrycks i embryon. För att avslöja generna som styr denna omvandling har Brambrink konstruerat vuxna celler för att uttrycka de gener som aktiveras selektivt i ägg. Om en viss gen som uttrycks av en av dessa celler är avgörande för omprogrammeringsprocessen, kommer den att aktivera gener som är kända för att vara involverade i processens senare skeden; dessa gener har märkts med markörer som får cellen att lysa grönt. I bästa fall kan aktivatorgenen utlösa omprogrammering av sig själv, vilket skapar en klump av stamceller där en gång satt differentierade fibroblaster.

Omprogrammering av celler i en maträtt skulle vara ett stort genombrott för området terapeutisk kloning. När forskare förstår processen kan de skapa ny teknik för att förvandla vuxna celler direkt till stamceller. Sådan teknik skulle eliminera den etiska kontroversen kring embryonala stamceller, eftersom de inte skulle kräva skapandet och förstörelsen av mänskliga embryon. De skulle också eliminera behovet av mänskliga ägg, vilket skulle kunna göra terapeutisk kloning mycket effektivare och därför mer allmänt användbar. Ett sådant framsteg skulle verkligen kunna inleda en ny era av regenerativ medicin, där en skräddarsydd stamcellstransplantation är tillgänglig för alla som behöver en.

Forskare har redan kastat lite ljus över omprogrammeringsprocessen. I en tidning som publicerades i september identifierade Rick Young, biolog vid Whitehead, och kollegor en uppsättning gener som hålls inaktiva i odifferentierade stamceller. Forskare har en teori om att när dessa gener slås på producerar de transkriptionsfaktorer som sporrar cellerna längs olika utvecklingsvägar.

Forskare varnar för att en tydlig bild av omprogrammering – en som skulle möjliggöra produktion av stamceller utan ägg – troligen är decennier bort. Men det hittills föga kända hjälper redan forskare att utveckla nya, mindre kontroversiella tekniker för att skapa stamceller. Till exempel letar forskare efter sätt att skapa genetiskt förändrade embryon som inte längre har potential att utvecklas till människor, vilket eliminerar en del av den etiska kontroversen kring kärnkraftsöverföringsforskning. Markus Grompe, chef för Oregon Stem Cell Center vid Oregon Health and Science University i Portland, hoppas kunna skapa en sådan teknik genom att tvinga donatorceller att uttrycka gener som normalt bara finns i embryonala stamceller (se 10 Emerging Technologies: Nuclear Reprogramming, mars/ april 2006).

I själva verket kan kärnkraftsöverföring visa sig vara en övergångsteknik. Men även om det är det, och trots alla dess kontroverser, kan det fortfarande vara mycket viktigt som nyckeln till att utveckla nyare teknologier som äntligen kan befria embryonala stamceller från etiska problem. Nukleär överföring är det enda sättet vi för närvarande kan göra omprogrammering. Det här är vår modell och vår måttstock för att lära sig vad som är viktigt, säger Whiteheads Jaenisch. Tillägger Snyder, om vi inte vet hur man gör kärnkraftsöverföring, eller om vi inte får göra det, blir denna potentiellt debattlösningsteknik omöjlig att genomföra.

Lanza arbetar också med ny omprogrammeringsteknik för att komma runt bristen på ägg. Men precis som Snyder oroar han sig för att alltför mycket fokus på osäkra alternativ kan spåra ur framstegen inom terapeutisk kloning, som forskare vet fungerar. Låt oss utveckla alla dessa tekniker och se vad som fungerar bäst, föreslår han. Han tillägger att månader och år av brott med de etiska och juridiska frågorna kring stamcellsforskning, snarare än vetenskap, har slitit ner honom. Men tanken på stamcellsbaserade terapier driver honom att fortsätta. Jag har ofta gått hem och kastat upp händerna. Men då säger jag, vi kan inte ge upp så lätt.

Emily Singer är bioteknikredaktör för Technology Review.

Sidebar: Övervinner immunitet
Ett av de största hindren för stamcellsbaserade terapier är möjligheten till immunavstötning, vilket kan hända med donatornjurar. Patientmatchade stamceller – härrörande från en patientdonerad hudcell – kan utgöra ett sätt att kringgå detta problem. Men eftersom forskare har kommit att tro att kloning av stamceller kan vara för ineffektivt för bred användning, har de börjat utveckla andra sätt att övervinna immunavstötning.

Istället för att skapa stamcellslinjer för varje patient som behöver dem, säger Stephen Minger, stamcellsforskare vid King's College London, kan vi göra bättre för att skapa 1 000 stamcellinjer som representerar de vanligaste immunprofilerna i befolkningen. Du skulle inte få en perfekt matchning för alla ... men du skulle vara nära, och du kanske bara behöver mild immunsuppression, säger han.

Forskare utvecklar också sätt att använda stamceller för att lura immunsystemet. Om du kan slå ut [immunsvar], är det möjligt att du kan få celler att smyga under radarn, säger Tim Kamp, en stamcellsforskare vid University of Wisconsin-Madison. Preliminär forskning tyder på att omvandling av stamceller till en typ av immuncell känd som en dendritisk cell kan lura värdens immunsystem att acceptera andra, relaterade celler. Om forskare tillverkade både immunceller och vilken celltyp som behövdes för terapi från samma rader av stamceller, skulle de kanske kunna injicera båda celltyperna i en patient utan ett immunsvar.

I vissa fall behöver läkare kanske inte oroa sig för immunavstötning. Vi börjar inse att stamceller kan tolereras bättre av immunsystemet i vissa delar av kroppen än vi förväntade oss, säger Evan Snyder, en neurolog vid Burnham Institute i La Jolla, CA. Embryonala stamceller verkar tolereras i hjärnan, även utan immunsuppression.

Geron, ett Kalifornien-baserat bioteknikföretag som utvecklar embryonala stamcellsterapier, drar fördel av detta faktum för att utveckla nya behandlingar för ryggmärgsskada. Forskare har sporrat skadade råttor att gå igen efter injektioner av neurala prekursorceller härrörande från embryonala stamceller; Geron söker tillstånd att påbörja kliniska prövningar på människor av en relaterad procedur nästa år.

Dölj