hvordan adskiller reproduktiv kloning sig fra stamcelleforskning?
det nylige og aktuelle arbejde med stamceller, der kort opsummeres nedenfor og diskuteres mere fuldstændigt i en nylig rapport fra de nationale akademier med titlen stamceller og fremtiden for Regenerativ Medicin er ikke direkte relateret til menneskelig reproduktiv kloning. Imidlertid har brugen af et fælles indledende trin—kaldet enten nuklear transplantation eller somatisk celle nuklear overførsel (SCNT)—ført Kongressen til at overveje regninger, der forbyder ikke kun menneskelig reproduktiv kloning, men også visse områder af stamcelleforskning. Stamceller er celler, der har evnen til at opdele gentagne gange og give anledning til både specialiserede celler og flere stamceller. Nogle, såsom nogle blod-og hjernestamceller, kan stamme direkte fra voksne, og andre kan fås fra præimplantationsembryoner. Stamceller afledt af embryoner kaldes embryonale stamceller (ES-celler). Ovennævnte rapport fra National Academies giver en detaljeret redegørelse for den aktuelle tilstand af stamcelleforskning .
ES-celler kaldes også pluripotente stamceller, fordi deres afkom inkluderer alle celletyper, der kan findes i et postimplantationsembryo, et foster og en fuldt udviklet organisme. De er afledt af den indre cellemasse af tidlige embryoner (blastocyster) . Cellerne i den indre cellemasse af en given blastocyst er genetisk identiske, og hver blastocyst giver kun en enkelt ES-cellelinie. Stamceller er sjældnere og sværere at finde hos voksne end i præimplantationsembryoner, og det har vist sig sværere at dyrke nogle slags voksne stamceller i cellelinjer efter isolering .
produktion af forskellige celler og væv fra ES-Celler eller andre stamceller er genstand for aktuel forskning . Produktion af hele organer bortset fra knoglemarv (til brug ved knoglemarvstransplantation) fra sådanne celler er endnu ikke opnået, og dens eventuelle succes er usikker.
den nuværende interesse for stamceller stammer fra deres potentiale for terapeutisk transplantation af bestemte sunde celler, væv og organer til mennesker, der lider af en række sygdomme og svækkende lidelser. Forskning med voksne stamceller indikerer, at de kan være nyttige til sådanne formål, herunder til andre væv end dem, hvorfra cellerne blev afledt . På baggrund af den nuværende viden forekommer det usandsynligt, at voksne vil vise sig at være en tilstrækkelig kilde til stamceller til alle slags væv . ES-cellelinjer er af potentiel interesse for transplantation, fordi en cellelinie kan formere sig på ubestemt tid og kan generere ikke kun en type specialiseret celle, men mange forskellige typer specialiserede celler (hjerne, muskel osv.), der kan være nødvendige for transplantationer. Imidlertid vil der være behov for meget mere forskning, før størrelsen af det terapeutiske potentiale hos enten voksne stamceller eller ES-celler vil blive godt forstået.
et af de vigtigste spørgsmål vedrørende stamcellernes terapeutiske potentiale er, om celler, væv og måske organer, der stammer fra dem, kan transplanteres med minimal risiko for transplantatafstødning. Ideelt set kan voksne stamceller, der er fordelagtige til transplantation, stamme fra patienterne selv. Sådanne celler eller væv afledt af dem ville være genetisk identiske med patientens egen og ikke afvises af immunsystemet. Som tidligere beskrevet er tilgængeligheden af tilstrækkelige voksne stamceller og deres potentiale til at give anledning til et komplet udvalg af celle-og vævstyper imidlertid usikker. I tilfælde af en lidelse, der har en genetisk oprindelse, ville en patients egne voksne stamceller desuden have den samme defekt og skulle dyrkes og genetisk modificeres, før de kunne bruges til terapeutisk transplantation.
anvendelsen af somatisk cellekerneoverførsel eller nuklear transplantation tilbyder en alternativ vej til opnåelse af stamceller, der kan bruges til transplantationsterapier med en minimal risiko for transplantatafstødning. Denne procedure-undertiden kaldet terapeutisk kloning, forskningskloning eller ikke—reproduktiv kloning og her omtalt som nuklear transplantation til fremstilling af stamceller-ville blive brugt til at generere pluripotente ES-celler, der er genetisk identiske med cellerne i en transplantatmodtager . Ligesom voksne stamceller bør sådanne ES-celler således forbedre afvisningen set med uovertrufne transplantationer.
to typer voksne stamceller—stamceller i blodet, der danner knoglemarv og hudstamceller—er de eneste to stamcelleterapier, der i øjeblikket er i brug. Men som nævnt i National Academies’ rapport med titlen stamceller og fremtiden for Regenerativ Medicin, er der stadig mange spørgsmål, før potentialet hos andre voksne stamceller kan vurderes nøjagtigt . Få undersøgelser af voksne stamceller har tilstrækkeligt defineret stamcellens potentiale ved at starte fra en enkelt, isoleret celle eller defineret det nødvendige cellulære miljø for korrekt differentiering eller de faktorer, der styrer effektiviteten, hvormed cellerne genbefolker et organ. Der er behov for at vise, at cellerne, der stammer fra introducerede voksne stamceller, bidrager direkte til vævsfunktionen og forbedrer evnen til at opretholde voksne stamceller i kultur uden at cellerne differentierer sig. Endelig har de fleste af de undersøgelser, der har fået så meget opmærksomhed, brugt mus snarere end menneskelige voksne stamceller.
ES-celler er ikke uden deres egne potentielle problemer som en kilde til celler til transplantation. Væksten af humane ES-celler i kultur kræver et” feeder ” lag af museceller, der kan indeholde vira, og når de får lov til at differentiere ES-cellerne, kan de danne en blanding af celletyper på en gang. Humane ES-celler kan danne godartede tumorer , når de introduceres i mus, skønt dette potentiale ser ud til at forsvinde, hvis cellerne får lov til at differentiere inden introduktion til en modtager . Undersøgelser med mus ES-celler har vist løfte om behandling af diabetes , Parkinsons sygdom og rygmarvsskade .
ES-cellerne fremstillet med nuklear transplantation ville have den fordel i forhold til voksne stamceller at være i stand til at tilvejebringe stort set alle celletyper og at kunne opretholdes i kultur i lange perioder. Den nuværende viden er imidlertid usikker, og forskning på både voksne stamceller og stamceller lavet med nuklear transplantation er nødvendig for at forstå deres terapeutiske potentialer. (Dette punkt er tydeligt angivet i fund og anbefaling 2 af stamceller og fremtiden for Regenerativ Medicin, der til dels siger, at “undersøgelser af både embryonale og voksne humane stamceller vil være nødvendige for mest effektivt at fremme det videnskabelige og terapeutiske potentiale ved regenerativ medicin.”) Det er sandsynligt, at ES-cellerne oprindeligt vil blive brugt til at generere enkeltcelletyper til transplantation, såsom nerveceller eller muskelceller. I fremtiden kan de på grund af deres evne til at give anledning til mange celletyper bruges til at generere væv og teoretisk komplekse organer til transplantation. Men dette vil kræve perfektion af teknikker til at styre deres specialisering i hver af komponentcelletyperne og derefter samlingen af disse celler i den korrekte andel og rumlige organisation for et organ. Det kan være rimeligt ligetil for en simpel struktur, såsom en bugspytkirtelø, der producerer insulin, men det er mere udfordrende for væv så komplekse som det fra lunge, nyre eller lever .
de eksperimentelle procedurer, der kræves for at producere stamceller gennem nuklear transplantation, ville bestå af overførsel af en somatisk cellekerne fra en patient til et enukleeret æg, in vitro-kulturen af embryoet til blastocyststadiet og afledning af en pluripotent ES-cellelinie fra den indre cellemasse af denne blastocyst. Sådanne stamcellelinjer vil derefter blive brugt til at udlede specialiserede celler (og om muligt væv og organer) i laboratoriekultur til terapeutisk transplantation. En sådan procedure kan, hvis den lykkes, undgå en væsentlig årsag til transplantatafstødning. Der er dog flere mulige ulemper ved dette forslag. Eksperimenter med dyremodeller antyder, at tilstedeværelsen af divergerende mitokondrielle proteiner i celler kan skabe “mindre” transplantationsantigener, der kan forårsage afvisning ; dette ville ikke være et problem, hvis ægget blev doneret af moderen til transplantationsmodtageren eller modtageren selv. For nogle autoimmune sygdomme kan transplantation af celler klonet fra patientens egne celler være upassende, idet disse celler kan være mål for den igangværende destruktive proces. Og som med brugen af voksne stamceller, i tilfælde af en lidelse, der har en genetisk oprindelse, ville ES-celler afledt af nuklear transplantation fra patientens egne celler bære den samme defekt og skulle dyrkes og genetisk modificeres, før de kunne bruges til terapeutisk transplantation. Det er mere sandsynligt, at det er muligt at bruge en anden kilde til stamceller (selvom immunsuppression ville være påkrævet) end den udfordrende opgave at korrigere et eller flere gener, der er involveret i sygdommen i voksne stamceller eller i en nuklear transplantationsafledt stamcellelinie initieret med en kerne fra patienten.
ud over nuklear transplantation er der to andre metoder, hvormed forskere muligvis kan udlede ES-celler med reduceret sandsynlighed for afvisning. En bank med ES-cellelinjer, der dækker mange mulige genetiske makeups, er en mulighed, skønt National Academies-rapporten med titlen stamceller og fremtiden for regenerativ medicin vurderede dette som “vanskeligt at blive gravid” . Alternativt kan embryonale stamceller være konstrueret til at eliminere eller introducere visse celleoverfladeproteiner, hvilket gør cellerne usynlige for modtagerens immunsystem. Som med den foreslåede anvendelse af mange typer voksne stamceller i transplantation, bærer ingen af disse tilgange noget tæt på et løfte om succes i øjeblikket.
fremstillingen af embryonale stamceller ved nuklear transplantation adskiller sig fra reproduktiv kloning, idet intet er implanteret i livmoderen. Spørgsmålet om, hvorvidt ES-celler alene kan give anledning til et komplet embryo, kan let fortolkes fejlagtigt. Titlerne på nogle rapporter tyder på, at musembryoner kan stamme fra ES-Celler alene . I alle tilfælde skal ES-cellerne imidlertid være omgivet af celler afledt af et værtsembryo, især trofoblast og primitiv endoderm. Ud over at udgøre en del af morkagen tilvejebringer trofoblastceller i blastocysten essentielle mønstersignaler eller signaler til embryoet, der er nødvendige for at bestemme orienteringen af dets fremtidige hoved og rump (anterior-posterior) akse. Denne positionsinformation bestemmes ikke genetisk, men erhverves af trofoblastcellerne fra begivenheder, der blev indledt kort efter befrugtning eller ægaktivering. Desuden er det kritisk, at positionelle signaler overføres til blastocystens indre celler i et bestemt udviklingsvindue . Isolerede indre cellemasser af museblastocyster implanteres ikke af sig selv, men vil gøre det, hvis de kombineres med trophoblast-vesikler fra et andet embryo . I modsætning hertil giver isolerede klumper af mus ES-celler indført i trophoblast-vesikler aldrig anledning til noget, der ligner et postimplantationsembryo, i modsætning til en uorganiseret masse af trophoblast. Med andre ord er den eneste måde at få mus ES-celler til at deltage i normal udvikling at give dem værtsembryonale celler, selvom disse celler ikke forbliver levedygtige under hele svangerskabet (Richard Gardner, personlig kommunikation). Det er blevet rapporteret, at humane og primate ES-celler kan give anledning til trofoblastceller i kultur. Imidlertid ville disse trofoblastceller formodentlig mangle de positionelle signaler, der normalt erhverves under udviklingen af en blastocyst fra et æg. I lyset af de eksperimentelle resultater med mus ES-celler beskrevet ovenfor er det meget usandsynligt, at klumper af humane ES-celler placeret i en livmoder ville implantere og udvikle sig til et foster. Det er blevet rapporteret, at klumper af humane ES-celler i kultur, som klumper af mus ES-celler, giver anledning til uorganiserede aggregater kendt som embryoide kroppe .
udover deres anvendelser til terapeutisk transplantation kunne ES-celler opnået ved nuklear transplantation anvendes i laboratorier til flere typer undersøgelser, der er vigtige for Klinisk Medicin og for grundlæggende forskning i human udviklingsbiologi. Sådanne undersøgelser kunne ikke udføres med mus-eller abe-Es-Celler og er sandsynligvis ikke mulige med ES-celler fremstillet af normalt befrugtede blastocyster. For eksempel kunne ES-celler afledt af mennesker med genetiske sygdomme fremstilles gennem nuklear transplantation og ville muliggøre analyse af rollen af de muterede gener i både celle-og vævsudvikling og i voksne celler, der er vanskelige at studere ellers, såsom nerveceller i hjernen. Dette arbejde har den ulempe, at det ville kræve brug af donoræg. Men til undersøgelse af mange celletyper kan der ikke være noget alternativ til brugen af ES-celler; for disse celletyper er afledningen af primære cellelinjer fra humane væv endnu ikke mulig.
hvis differentieringen af ES-celler i specialiserede celletyper kan forstås og kontrolleres, vil brugen af nuklear transplantation til opnåelse af genetisk definerede humane ES-cellelinjer muliggøre generering af genetisk forskellige cellelinjer, der ikke let kan opnås fra embryoner, der er frosset, eller som overstiger det kliniske behov i IVF-klinikker. Sidstnævnte afspejler ikke mangfoldigheden i den generelle befolkning og er skæv mod genomer fra par, hvor kvinden er ældre end perioden med maksimal fertilitet, eller en partner er ufrugtbar. Derudover kan det være vigtigt at producere stamceller ved nuklear transplantation fra personer, der har sygdomme forbundet med både enkle og komplekse (multiple-gen) arvelige genetiske forkærlighed. For eksempel har nogle mennesker mutationer, der prædisponerer dem for “Lou Gehrigs sygdom” (Amyotrofisk lateral sklerose eller ALS); men kun nogle af disse personer bliver syge, formodentlig på grund af indflydelsen af yderligere gener. Mange almindelige genetiske forkærlighed for sygdomme har lignende komplekse etiologier; det er sandsynligt, at flere sådanne sygdomme vil blive tydelige, når de oplysninger, der genereres af Human Genome Project, anvendes. Det ville være muligt ved at bruge ES-celler fremstillet med nuklear transplantation fra patienter og raske mennesker at sammenligne udviklingen af sådanne celler og studere de grundlæggende processer, der modulerer forkærlighed for sygdomme.
hverken arbejdet med ES-celler eller arbejdet, der fører til dannelse af celler og væv til transplantation, indebærer placering af blastocyster i livmoderen. Der er således ingen embryonal udvikling ud over 64 til 200 cellestadiet og ingen fosterudvikling.