jak se reprodukční klonování liší od výzkumu kmenových buněk?
nedávná a současná práce na kmenových buňkách, která je stručně shrnuta níže a podrobněji diskutována v nedávné zprávě národních akademií nazvané kmenové buňky a budoucnost regenerativní medicíny, přímo nesouvisí s lidským reprodukčním klonováním. Nicméně, používání společného počáteční krok—nazývá buď jaderné transplantace nebo přenosu jádra somatické buňky (přenosu jader)—vedl Kongres, aby zvážila účty, že zákaz nejen lidské reprodukční klonování, ale také některé oblasti výzkumu kmenových buněk. Kmenové buňky jsou buňky, které mají schopnost opakovaně se dělit a vést ke vzniku specializovaných buněk i více kmenových buněk. Některé, například některé krevní a mozkové kmenové buňky, mohou být odvozeny přímo od dospělých a jiné lze získat z preimplantačních embryí. Kmenové buňky odvozené z embryí se nazývají embryonální kmenové buňky (es buňky). Výše uvedená zpráva z národních akademií poskytuje podrobný popis současného stavu výzkumu kmenových buněk .
ES buňky jsou také tzv. pluripotentní kmenové buňky, protože jejich potomstvo zahrnovat všechny typy buněk, které lze nalézt v postimplantation embryo, plod, a plně vyvinutý organismus. Jsou odvozeny z vnitřní buněčné hmoty časných embryí (blastocysty). Buňky ve vnitřní buněčné hmotě dané blastocysty jsou geneticky identické a každá blastocysta poskytuje pouze jednu buněčnou linii ES. Kmenové buňky jsou vzácnější a obtížnější najít u dospělých než u preimplantační embrya, a to se ukázalo jako těžší pěstovat některé druhy dospělých kmenových buněk do buněčné linie po izolaci .
produkce různých buněk a tkání z ES buněk nebo jiných kmenových buněk je předmětem současného výzkumu . Produkce celých orgánů jiných než kostní dřeně (pro použití při transplantaci kostní dřeně) z těchto buněk dosud nebyla dosažena a její případný úspěch je nejistý.
současný zájem o kmenové buňky vyplývá z jejich potenciálu pro terapeutickou transplantaci konkrétních zdravých buněk, tkání a orgánů lidem trpícím různými nemocemi a oslabujícími poruchami. Výzkum s dospělými kmenovými buňkami naznačuje, že mohou být užitečné pro takové účely, a to i pro jiné tkáně než ty, ze kterých byly buňky odvozeny . Na základě současných znalostí se zdá nepravděpodobné, že dospělí budou dostatečným zdrojem kmenových buněk pro všechny druhy tkání . ES buňky linie jsou potenciální zájem pro transplantaci, protože jeden buněčné linie se mohou množit donekonečna a může generovat není jen jeden typ specializovaných buněk, ale mnoho různých typů specializovaných buněk (mozek, sval, a tak dále), které by mohly být potřebné pro transplantaci . Bude však zapotřebí mnohem více výzkumu, než bude dobře pochopena velikost terapeutického potenciálu dospělých kmenových buněk nebo es buněk.
jednou z nejdůležitějších otázek týkajících se terapeutického potenciálu kmenových buněk je, zda buňky, tkáně a možná orgány z nich odvozené mohou být transplantovány s minimálním rizikem odmítnutí transplantace. V ideálním případě by dospělé kmenové buňky výhodné pro transplantaci mohly být odvozeny od samotných pacientů. Takové buňky nebo tkáně z nich odvozené by byly geneticky identické s pacientovými vlastními a imunitní systém by je neodmítl. Jak však bylo dříve popsáno, dostupnost dostatečného množství dospělých kmenových buněk a jejich potenciál vést k celé řadě typů buněk a tkání jsou nejisté. Kromě toho, v případě, že porucha má genetický původ, pacientovy vlastní kmenové buňky dospělých by nést stejnou vadu a bude muset být pěstovány a geneticky modifikované, než by mohly být použity pro léčebné transplantace.
aplikace přenosu jádra somatické buňky nebo jaderné transplantace nabízí alternativní cestu k získání kmenových buněk, které by mohly být použity k transplantaci terapie s minimálním rizikem odmítnutí transplantátu. Tento postup—někdy se nazývá terapeutické klonování, výzkum klonování, nebo nonreproductive klonování, a dále jaderné transplantace vyrábět kmenové buňky—by být použit pro generování pluripotentní ES buňky, které jsou geneticky identické s buňkami, transplantace příjemce . Tak, jako dospělé kmenové buňky, takové es buňky by měly zmírnit odmítnutí pozorované u nesrovnatelných transplantací.
dva typy dospělých kmenových buněk-kmenové buňky v krvetvorné kostní dřeni a kožní kmenové buňky – jsou jedinými dvěma terapiemi kmenových buněk, které se v současné době používají. Jak je však uvedeno ve zprávě národních akademií nazvané kmenové buňky a budoucnost regenerativní medicíny, zbývá mnoho otázek, než lze přesně posoudit potenciál jiných dospělých kmenových buněk . Několik studií na dospělých kmenových buněk mají dostatečně definovány kmenových buněk má potenciál tím, že od jedné, izolované buňky, nebo definovány potřebné buněčné prostředí pro správnou diferenciaci nebo faktory řízení efektivnosti, s níž buněk osídlit varhany. Je třeba ukázat, že buňky odvozené z zavedeny dospělé kmenové buňky se přímo podílí na funkce tkáně, a zlepšit schopnost udržet dospělých kmenových buněk v kultuře bez rozlišování buněk. Konečně, většina studií, které získaly tolik pozornosti, používaly spíše myší než lidské dospělé kmenové buňky.
ES buňky nejsou bez vlastních potenciálních problémů jako zdroj buněk pro transplantaci. Růst lidské ES buňky v kultuře vyžaduje „feeder“ vrstvu myší buňky, které mohou obsahovat viry, a když dovolil rozlišit ES buňky mohou tvořit směs typy buněk najednou. Lidské ES buňky mohou při zavádění do myší vytvářet benigní nádory ,i když se zdá, že tento potenciál zmizí, pokud se buňky mohou diferencovat před zavedením do příjemce. Studie s myšími ES buňkami prokázaly příslib léčby diabetu, Parkinsonovy choroby a poranění míchy .
ES buňky vyrobené s jadernou transplantace by mít výhodu oproti dospělé kmenové buňky jsou schopni poskytnout prakticky všechny typy buněk, a že jsou schopni být udržovány v kultuře po dlouhou dobu. Současné znalosti jsou však nejisté a výzkum dospělých kmenových buněk i kmenových buněk provedených jadernou transplantací je nutný k pochopení jejich terapeutického potenciálu. (Tento bod je jasně uvedeno v Nalezení a Doporučení 2 z Kmenových Buněk a Budoucností Regenerativní Medicíny, které státy, v části, že „studie obou embryonálních a dospělých lidských kmenových buněk budou muset nejvíce efektivně urychlit vědecký a terapeutický potenciál pro regenerativní medicínu.“) Je pravděpodobné, že ES buňky budou zpočátku použity k vytvoření jednotlivých typů buněk pro transplantaci, jako jsou nervové buňky nebo svalové buňky. V budoucnu by díky své schopnosti vést k mnoha typům buněk mohly být použity k vytváření tkání a teoreticky složitých orgánů pro transplantaci. Ale to bude vyžadovat dokonalost techniky pro řízení své specializace do každé složky, typy buněk, a pak shromáždění těchto buněk ve správném poměru a prostorové organizace pro varhany. To by mohlo být poměrně jednoduché pro jednoduchou strukturu, jako je pankreatický ostrůvek, který produkuje inzulín, ale je to náročnější pro tkáně tak složité, jako je to z plic, ledviny, nebo játra .
experimentální postupy potřebné k výrobě kmenových buněk prostřednictvím jaderné transplantace by se skládat z převodu somatické buněčné jádro od pacienta do enukleovaného vajíčka, in vitro kultury embryí do stadia blastocysty, a odvození pluripotentních ES buňky z vnitřní buněčné hmoty tohoto blastocysty. Takové linie kmenových buněk by pak byly použity k odvození specializovaných buněk (a pokud možno tkání a orgánů) v laboratorní kultuře pro terapeutickou transplantaci. Takový postup, pokud bude úspěšný, se může vyhnout hlavní příčině odmítnutí transplantace. Existuje však několik možných nevýhod tohoto návrhu. Experimenty se zvířecími modely naznačují, že přítomnost divergentních mitochondriálních proteinů v buňkách může vytvářet“ menší “ transplantační antigeny, které mohou způsobit odmítnutí ; to by nebyl problém, kdyby vajíčko darovala matka příjemce transplantace nebo samotná příjemce. U některých autoimunitních onemocnění může být transplantace buněk klonovaných z vlastních buněk pacienta nevhodná, protože tyto buňky mohou být terčem probíhajícího destruktivního procesu. A jako s použitím dospělých kmenových buněk, v případě, že porucha má genetický původ, ES buněk odvozených od jaderné transplantace z vlastních buněk pacienta by nést stejnou vadu a bude muset být pěstovány a geneticky modifikované, než by mohly být použity pro léčebné transplantace. Použití jiného zdroje kmenových buněk je více pravděpodobné, že bude možné (i když imunosuprese by bylo zapotřebí), než je náročný úkol napravit jednoho nebo více genů, které se podílejí na onemocnění u dospělých kmenových buňkách nebo v jaderné transplantace kmenových buněk linie zahájila s jádrem z pacienta.
kromě jaderné transplantace existují dvě další metody, kterými by vědci mohli být schopni odvodit ES buňky se sníženou pravděpodobnost odmítnutí. Banky ES buněčné linie zahrnující mnoho možných genetických nalíčení je jedna možnost, i když Národní Akademií zprávu s názvem Kmenové Buňky a Budoucností Regenerativní Medicíny hodnocené jako „těžko představit“ . Alternativně embryonálních kmenových buněk může být navržen tak, aby odstranit nebo zavést určité buňky povrchových proteinů, čímž buňky neviditelný pro příjemce imunitní systém. Stejně jako u navrhované využití mnoha typů dospělých kmenových buněk při transplantaci, ani jeden z těchto přístupů s sebou nese něco, co se blíží slib úspěch v okamžiku.
příprava embryonálních kmenových buněk jadernou transplantací se liší od reprodukčního klonování tím, že do dělohy není implantováno nic. Otázka, zda samotné es buňky mohou vést k úplnému embryu, může být snadno nesprávně interpretována. Názvy některých zpráv naznačují, že myší embrya mohou být odvozena pouze z ES buněk. Ve všech případech však musí být es buňky obklopeny buňkami odvozenými z hostitelského embrya, zejména trofoblastu a primitivního endodermu. Kromě toho tvoří součást placenty, trofoblast buňky blastocysty poskytují základní vzorování povely nebo signály k embryu, které jsou nutné k určení orientace jeho budoucí šéf a kostrční (přední-zadní) osy. Tato poziční informace není geneticky určena, ale je získávána trofoblastovými buňkami z událostí zahájených brzy po oplodnění nebo aktivaci vajíčka. Kromě toho je důležité, aby poziční podněty byly předávány vnitřním buňkám blastocysty během určitého časového okna vývoje . Izolované vnitřní buněčné masy myši blastocystě není implantát samy od sebe, ale učiní tak, pokud v kombinaci s trofoblastu váčků z jiného embrya . Naopak, izolované shluky myší ES buňky zaveden do trofoblastu váčků nikdy vzniknout něco vzdáleně připomínající postimplantation embryí, na rozdíl od neorganizované množství trofoblastu. Jinými slovy, jediný způsob, jak se dostat myší ES buňky k účasti v normální vývoj, je poskytnout jim s řadou embryonální buňky, i když jsou tyto buňky zůstávají životaschopné po dobu gestace (Richard Gardner, osobní sdělení). Bylo hlášeno, že lidské a primátové ES buňky mohou vést k trofoblastovým buňkám v kultuře. Tyto trofoblastové buňky by však pravděpodobně postrádaly poziční podněty normálně získané během vývoje blastocysty z vajíčka. Na základě experimentálních výsledků s myší ES buňky je popsáno výše, je velmi nepravděpodobné, že shluky lidských ES buněk umístěn do dělohy by implantát a vyvinout v plod. Bylo hlášeno, že shluky lidských ES buněk v kultuře, jako shluky myších ES buněk, vedou k dezorganizovaným agregátům známým jako embryoidní těla .
Kromě jejich použití pro léčebné transplantace, ES buňky získané jaderné transplantace by mohly být použity v laboratořích pro několik typů studií, které jsou důležité pro klinické medicíně a pro základní výzkum v lidské vývojové biologie. Tyto studie nemohly být provedeny s myší nebo opice ES buňky a není pravděpodobné, že bude možné s ES buněk připravených z běžně oplodněné blastocystě. Například, ES buněk odvozených od lidí s genetickou nemocí by mohl být připraven prostřednictvím jaderné transplantace a umožňuje analýzu role mutované geny v obou tkání a buněk a vývoje a u dospělých buněk obtížné studovat jinak, jako nervové buňky v mozku. Tato práce má tu nevýhodu, že by vyžadovala použití dárcovských vajec. Pro studium mnoha typů buněk však nemusí existovat žádná alternativa k použití es buněk; pro tyto typy buněk není dosud možné odvození primárních buněčných linií z lidských tkání.
Pokud diferenciaci ES buněk do specializovaných buněčných typů lze chápat a ovládat, využívání jaderné transplantace získat geneticky definovanými lidské ES buňky linie by umožnila generaci geneticky odlišných buněčných linií, které nejsou snadno dosažitelné z embryí, které byly zmrazeny nebo které jsou nad rámec klinických třeba v IVF kliniky. Tyto nemusí odrážet rozmanitost obyvatelstva a jsou vychýlena směrem k genomů z páry, ve kterém žena je starší než období maximální plodnosti nebo jeden partner je neplodný. Kromě toho může být důležité produkovat kmenové buňky jadernou transplantací od jedinců, kteří mají onemocnění spojená s jednoduchými i komplexními (více genovými) dědičnými genetickými zálibami. Například, někteří lidé mají mutace, které je předurčují k „Lou gehrigova nemoc“ (amyotrofická laterální skleróza, nebo ALS); nicméně, pouze někteří z těchto lidí onemocní, pravděpodobně vlivem dalších genů. Mnoho běžných genetických předností k nemocem má podobně složité etiologie; je pravděpodobné, že více takových onemocnění se projeví, jakmile se použijí informace generované projektem lidského genomu. To by bylo možné, pomocí ES buněk připravených pomocí jaderné transplantace u pacientů a zdravých lidí, porovnat vývoj těchto buněk a studovat základní procesy, které modulují záliby onemocnění.
Ani pracovat s ES buňky, ani práce vedoucí k tvorbě buněk a tkání pro transplantace, zahrnuje umístění blastocystě v děloze. Neexistuje tedy žádný embryonální vývoj za 64 až 200 buněčnou fází a žádný vývoj plodu.