211service.com
Stamceller utan embryon
Två grupper av forskare verkar oberoende ha uppnått en av regenerativ medicins heliga graler: omprogrammering av mänskliga vuxna celler för att bete sig som embryonala stamceller, utan användning av ett embryo eller ett mänskligt ägg. Metoden skulle kunna ge ett sätt att göra patientspecifika stamceller, en bedrift som ännu inte uppnåtts hos människor. Sådana celler skulle så småningom kunna användas för att studera komplexa genetiska sjukdomar, eller för cell- eller vävnadstransplantationer utan rädsla för immunavstötning.
Genombrottsceller: Forskare vid University of Wisconsin-Madison har framgångsrikt omprogrammerat hudceller (visas här) för att fungera som embryonala stamceller. Metoden skulle kunna ge ett mer effektivt sätt att generera stamceller – ett sätt som inte väcker etiska problem.
Den nya tekniken tar också bort de stora etiska invändningarna mot embryonal stamcellsforskning: skapandet och förstörelsen av mänskliga embryon. Det har gått 10 år sedan vi härledde de första embryonala stamcellslinjerna, som utlöste en storm av kontroverser som har varat fram till idag, säger James Thomson , en biolog vid University of Wisconsin-Madison som isolerade de första mänskliga embryonala stamcellerna 1998 och ledde det nya arbetet. Jag tror att dessa resultat är början på slutet på denna kontrovers.
Två grupper – en leds av Shinya Yamanaka vid Kyoto University, i Japan, och en ledd av Thompson och Junying Yu vid University of Wisconsin – separat konstruerade mänskliga hudceller för att uttrycka fyra olika gener. Av skäl som ännu inte är klarlagda för forskarna verkar det som att exponering av celler för dessa gener vrider tillbaka utvecklingsklockan. Båda grupperna fann att de resulterande cellerna uppvisar två huvudegenskaper som definierar embryonala stamceller. De är pluripotenta, vilket innebär att de kan utvecklas till vilken typ av celler som helst i kroppen, och de kan dela sig uppenbarligen på obestämd tid i sitt odifferentierade tillstånd.
Jag skulle välkomna den här andra metoden eftersom det är lättare att få tag i materialet och inte väcker etiska frågor som vissa tycker är besvärande, säger Doug Melton , chef för Harvard Stem Cell Institute. Lika viktigt är att användningen av detta andra tillvägagångssätt skulle öka mängden tillgängliga medel för forskningen enormt.
Embryonala stamceller har varit målet för både hype och hopp på grund av deras potentiella förmåga att ersätta celler som skadats i sjukdomar som Parkinsons och diabetes. De är också källan till etiska kontroverser: cellerna härrör från överflödiga mänskliga embryon som kasseras efter provrörsbefruktning, och att få dem kräver förstörelse av embryona. President Bush begränsade kraftigt den federala finansieringen av embryonal stamcellsforskning 2001.
Utöver omprogrammeringens potentiella inverkan på den etiska debatten kring embryonala stamceller, är en av dess största fördelar att det ger ett alternativt sätt att producera stamceller som är genetiskt matchade till en individ. Omprogrammerade, pluripotenta celler härrörande från en individs hudceller skulle så småningom kunna användas för vävnadstransplantationer utan risk för immunavstötning. Celler som härrör från någon med Parkinsons eller diabetes kan ge forskare nya modeller för att studera dessa komplexa genetiska sjukdomar. (Se Stem Cells Reborn och The Real Stem Cell Hope .)
Det enda andra sättet att producera sådana celler – mänsklig terapeutisk kloning – har sina egna tekniska och etiska problem och har ännu inte uppnåtts. Det kräver också mänskliga ägg, vilket har visat sig vara extremt svårt att få tag på. (Se Human Therapeutic Cloning at a Standstill.) Ian Wilmut, vetenskapsmannen som ledde försöket att klona fåret Dolly, meddelade på fredagen att han planerar att fokusera sin grupps ansträngningar på omprogrammering snarare än på kloning.
Men forskare uppmanar till fortsatt finansiering av embryobaserade metoder tills mer är känt om dessa nya typer av celler. Tills alternativet har visat sig producera samma sorts extremt mångsidiga, normala celler som vi härrör från tidigare frusna mänskliga blastocyster, skulle det vara orättvist mot patienter att avstå från det tillvägagångssättet, säger Melton från Harvard Stem Cell Institute.
Även om de nya cellerna ser ut och fungerar som embryonala stamceller, är det ännu inte klart hur lika de är. De flesta av de markörer vi känner till i embryonala stamceller uttrycks av dessa stamceller, säger University of Wisconsins Yu. Men vi har egentligen ingen aning om det är någon betydande skillnad. Inledande experiment från Yamanakas Kyoto-labb tyder på att åtminstone vissa skillnader existerar: en screening av uttrycket av 30 000 gener visade att de pluripotenta cellerna är lika men inte identiska med embryonala stamceller.
Båda teamen använde viralt DNA för att introducera gener för fyra transkriptionsfaktorer - proteiner som sätter på andra gener i cellen - till fibroblaster, en typ av hudcell. (Två av dessa transkriptionsfaktorer var desamma i båda grupperna; två var olika. Alla hade tidigare identifierats i embryonala stamceller.) Forskare har en teori om att när de uttrycks i de vuxna cellerna aktiverar transkriptionsfaktorerna en genetisk kaskad som returnerar cellen och dess DNA till ett embryonalt tillstånd.
När de implanterades i möss genererade cellerna en boll av vävnad som innehöll flera differentierade celltyper, ett standardtest för cellpluripotens. Yamanakas team visade också att cellerna kunde differentiera till muskel- och nervceller, med samma protokoll som används med embryonala stamceller. Resultaten publicerades online idag i tidskrifterna Cell och Vetenskap .
Innan dessa celler kan övervägas för humanterapi, kommer forskarna att behöva utveckla ett alternativt sätt att uttrycka transkriptionsfaktorerna. De virus som för närvarande används kan integreras i genomet och utgöra potentiella säkerhetsproblem. Det är ännu inte klart hur svårt detta kommer att bli att uppnå, men Thomson säger att hans grupp och andra redan arbetar med detta problem.
Även om mycket arbete återstår att göra, säger Thomson att resultaten sannolikt kommer att påskynda forskningstakten genom att uppmuntra fler forskare att studera stamceller och genom att öka finansieringen för området. Min personliga optimismbarometer har gått upp mycket, säger han. Jag tror att unga utredare undvek att komma in på detta område på grund av de etiska frågorna ... Nu tror jag att fler och fler laboratorier kommer att gå över till den här metoden.