HVORDAN SKILLER REPRODUKTIV KLONING SEG fra STAMCELLEFORSKNING?
det siste og nåværende arbeidet med stamceller som kort oppsummeres nedenfor og diskuteres mer fullstendig i en nylig rapport fra De Nasjonale Akademiene Med Tittelen Stamceller Og Fremtiden For Regenerativ Medisin, er ikke direkte relatert til menneskelig reproduktiv kloning. Imidlertid har bruken av et felles første trinn-kalt enten nuclear transplantation eller SOMATIC cell nuclear transfer (SCNT)—ført Kongressen til å vurdere regninger som forbyr ikke bare menneskelig reproduktiv kloning, men også visse områder av stamcelleforskning. Stamceller er celler som har evnen til å dele seg gjentatte ganger og gi opphav til både spesialiserte celler og flere stamceller. Noen, for eksempel noen blod-og hjernestamceller, kan avledes direkte fra voksne, og andre kan hentes fra preimplantasjonsembryoer. Stamceller avledet fra embryoer kalles embryonale stamceller (ES-celler). Ovennevnte rapport fra National Academies gir en detaljert redegjørelse for dagens tilstand av stamcelleforskning .
ES-celler kalles også pluripotente stamceller fordi deres avkom inkluderer alle celletyper som finnes i et postimplantasjonsembryo, et foster og en fullt utviklet organisme. De er avledet fra den indre cellemassen av tidlige embryoer (blastocysts) . Cellene i den indre cellemassen til en gitt blastocyst er genetisk identiske, og hver blastocyst gir bare en ENKELT ES-cellelinje. Stamceller er sjeldnere og vanskeligere å finne hos voksne enn hos preimplantasjonsembryoer, og det har vist seg vanskeligere å dyrke noen typer voksne stamceller i cellelinjer etter isolasjon .
Produksjon av ulike celler og vev FRA ES-celler eller andre stamceller er gjenstand for aktuell forskning . Produksjon av hele andre organer enn benmarg (som skal brukes i benmargstransplantasjon) fra slike celler er ennå ikke oppnådd, og den endelige suksessen er usikker.
nåværende interesse for stamceller stammer fra deres potensial for terapeutisk transplantasjon av bestemte friske celler, vev og organer til mennesker som lider av en rekke sykdommer og svekkende lidelser. Forskning med voksne stamceller indikerer at de kan være nyttige for slike formål, inkludert for andre vev enn de som cellene ble avledet fra . På grunnlag av dagens kunnskap virker det lite sannsynlig at voksne vil vise seg å være en tilstrekkelig kilde til stamceller for alle typer vev . ES – cellelinjer er av potensiell interesse for transplantasjon fordi en cellelinje kan formere seg på ubestemt tid og kan generere ikke bare en type spesialisert celle, men mange forskjellige typer spesialiserte celler (hjerne, muskel og så videre) som kan være nødvendig for transplantasjoner . Imidlertid vil mye mer forskning være nødvendig før omfanget av det terapeutiske potensialet til enten voksne stamceller eller ES-celler vil bli godt forstått.
et av de viktigste spørsmålene om det terapeutiske potensialet til stamceller er om celler, vev og kanskje organer avledet fra dem kan transplanteres med minimal risiko for transplantasjonsavstøtning. Ideelt sett kan voksne stamceller fordelaktig for transplantasjon være avledet fra pasientene selv. Slike celler, eller vev avledet fra dem, ville være genetisk identiske med pasientens egen og ikke bli avvist av immunsystemet. Som tidligere beskrevet er imidlertid tilgjengeligheten av tilstrekkelige voksne stamceller og deres potensial til å gi opphav til et bredt spekter av celle-og vevstyper usikkert. Videre, i tilfelle av en lidelse som har en genetisk opprinnelse, ville pasientens egne voksne stamceller bære den samme feilen og måtte dyrkes og genetisk modifiseres før de kunne brukes til terapeutisk transplantasjon.
anvendelsen av somatisk cellekjerneoverføring eller nukleær transplantasjon gir en alternativ vei til å skaffe stamceller som kan brukes til transplantasjonsbehandlinger med minimal risiko for transplantasjonsavstøtning. Denne prosedyren-noen ganger kalt terapeutisk kloning, forskningskloning eller ikke-produktiv kloning, og referert til her som nukleær transplantasjon for å produsere stamceller—vil bli brukt til å generere pluripotente ES-celler som er genetisk identiske med cellene til en transplantasjonsmottaker . Således, som voksne stamceller, bør SLIKE ES-celler forbedre avvisningen sett med uovertruffen transplantasjoner.
to typer voksne stamceller—stamceller i blodet som danner benmarg og hudstamceller-er de eneste to stamcelleterapiene som for tiden er i bruk. Men Som nevnt I National Academies’ rapport Med Tittelen Stamceller Og Fremtiden For Regenerativ Medisin, forblir mange spørsmål før potensialet til andre voksne stamceller kan vurderes nøyaktig . Få studier på voksne stamceller har tilstrekkelig definert stamcellens potensial ved å starte fra en enkelt, isolert celle, eller definert det nødvendige cellulære miljøet for riktig differensiering eller faktorene som styrer effektiviteten som cellene repopulerer et organ. Det er behov for å vise at cellene avledet fra introduserte voksne stamceller bidrar direkte til vevsfunksjon, og for å forbedre evnen til å opprettholde voksne stamceller i kultur uten at cellene differensierer. Til slutt har de fleste studiene som har fått så mye oppmerksomhet, brukt mus i stedet for menneskelige voksne stamceller.
ES-celler er ikke uten sine egne potensielle problemer som en kilde til celler for transplantasjon. Veksten av humane ES-celler i kultur krever et» mater » lag av musceller som kan inneholde virus, og når de får lov til å skille ES-cellene, kan de danne en blanding av celletyper samtidig. Humane ES-celler kan danne godartede svulster når de innføres i mus, selv om dette potensialet ser ut til å forsvinne hvis cellene får lov til å skille seg før innføring i en mottaker . Studier med mus ES-celler har vist løfte om behandling av diabetes, Parkinsons sykdom og ryggmargsskade .
ES-cellene laget med nukleær transplantasjon vil ha fordelen over voksne stamceller for å kunne gi nesten alle celletyper og å kunne opprettholdes i kultur i lange perioder. Nåværende kunnskap er imidlertid usikker, og forskning på både voksne stamceller og stamceller laget med nukleær transplantasjon er nødvendig for å forstå deres terapeutiske potensialer. (Dette punktet fremgår tydelig I Å Finne og Anbefaling 2 Av Stamceller og Fremtiden For Regenerativ Medisin, som delvis sier at » studier av både embryonale og voksne menneskelige stamceller vil være nødvendig for å mest effektivt fremme det vitenskapelige og terapeutiske potensialet for regenerativ medisin.») DET er sannsynlig AT ES-cellene i utgangspunktet vil bli brukt til å generere enkeltcelletyper for transplantasjon, for eksempel nerveceller eller muskelceller. I fremtiden, på grunn av deres evne til å gi opphav til mange celletyper, kan de brukes til å generere vev og teoretisk komplekse organer for transplantasjon. Men dette vil kreve perfeksjon av teknikker for å styre deres spesialisering i hver av komponentcelletyper og deretter montering av disse cellene i riktig proporsjon og romlig organisasjon for et organ. Det kan være rimelig grei for en enkel struktur, for eksempel en bukspyttkjertel som produserer insulin, men det er mer utfordrende for vev så komplisert som det fra lunge, nyre eller lever .
de eksperimentelle prosedyrene som kreves for å produsere stamceller gjennom nukleær transplantasjon, vil bestå av overføring av en somatisk cellekjerne fra en pasient til et enukleert egg, in vitro-kulturen av embryoet til blastocyststadiet og avledning AV en pluripotent ES-cellelinje fra den indre cellemassen til denne blastocysten. Slike stamcellelinjer vil da bli brukt til å utlede spesialiserte celler (og om mulig vev og organer) i laboratoriekultur for terapeutisk transplantasjon. En slik prosedyre, hvis vellykket, kan unngå en viktig årsak til transplantasjon avvisning. Det er imidlertid flere mulige ulemper ved dette forslaget. Eksperimenter med dyremodeller tyder på at tilstedeværelsen av divergerende mitokondrielle proteiner i celler kan skape «mindre» transplantasjonsantigener som kan forårsake avvisning ; dette ville ikke være et problem hvis egget ble donert av moren til transplantasjonsmottakeren eller mottakeren selv. For noen autoimmune sykdommer kan transplantasjon av celler klonet fra pasientens egne celler være upassende, ved at disse cellene kan være mål for den pågående destruktive prosessen. OG, som med bruk av voksne stamceller, I tilfelle av en lidelse som har en genetisk opprinnelse, VIL ES-celler avledet av nukleær transplantasjon fra pasientens egne celler bære den samme feilen og måtte dyrkes og genetisk modifiseres før de kunne brukes til terapeutisk transplantasjon. Bruk av en annen stamcellekilde er mer sannsynlig å være mulig (selv om immunsuppresjon ville være nødvendig) enn den utfordrende oppgaven med å korrigere ett eller flere gener som er involvert i sykdommen i voksne stamceller eller i en nukleær transplantasjon-avledet stamcellelinje initiert med en kjerne fra pasienten.
i tillegg til kjernefysisk transplantasjon, er det to andre metoder som forskere kan være i stand TIL å utlede ES-celler med redusert sannsynlighet hette for avvisning. En bank MED ES – cellelinjer som dekker mange mulige genetiske makeups er en mulighet, selv Om National Academies-rapporten med Tittelen Stamceller og Fremtiden For Regenerativ Medisin vurderte dette som «vanskelig å tenke». Alternativt kan embryonale stamceller bli konstruert for å eliminere eller introdusere visse celleoverflateproteiner, og dermed gjøre cellene usynlige for mottakerens immunsystem. Som med den foreslåtte bruken av mange typer voksne stamceller i transplantasjon, bærer ingen av disse tilnærmingene noe nær et løfte om suksess for øyeblikket.
fremstillingen av embryonale stamceller ved atomtransplantasjon skiller seg fra reproduktiv kloning ved at ingenting implanteres i livmoren. Spørsmålet om ES-celler alene kan gi opphav til et komplett embryo, kan lett misforstås. Titlene på enkelte rapporter tyder på at musembryoer kan utledes fra ES-celler alene . I alle tilfeller MÅ IMIDLERTID ES-cellene være omgitt av celler avledet fra et vertsembryo, spesielt trofoblast og primitiv endoderm. I tillegg til å danne en del av moderkaken, gir trofoblastceller i blastocysten viktige mønstringskoder eller signaler til embryoet som kreves for å bestemme orienteringen av fremtidens hode og rump (anterior-posterior) akse. Denne posisjonsinformasjonen er ikke genetisk bestemt, men er anskaffet av trofoblastcellene fra hendelser initiert kort tid etter befruktning eller eggaktivering. Videre er det kritisk at de posisjonelle signalene blir overført til blastocystens indre celler under et bestemt utviklingsvindu . Isolerte indre cellemasser av museblastocytter implanterer ikke seg selv, men vil gjøre det hvis de kombineres med trofoblast-vesikler fra et annet embryo . Derimot gir isolerte klumper av mus ES-celler introdusert i trofoblast vesikler aldri opphav til noe som ligner på et postimplantasjonsembryo, i motsetning til en uorganisert masse trofoblast. Med andre ord, den eneste måten å få mus ES-celler til å delta i normal utvikling, er å gi dem vertsembryonale celler, selv om disse cellene ikke forblir levedyktige gjennom hele svangerskapet (Richard Gardner, personlig kommunikasjon). Det har blitt rapportert at humane OG primat ES-celler kan gi opphav til trofoblastceller i kultur. Imidlertid vil disse trofoblastcellene antagelig mangle de posisjonelle signalene som normalt oppnås under utviklingen av en blastocyst fra et egg. I lys av de eksperimentelle resultatene med mus ES-celler beskrevet ovenfor, er det svært usannsynlig at klumper av humane ES-celler plassert i livmor ville implantere og utvikle seg til et foster. Det har blitt rapportert at klumper av humane ES-celler i kultur, som klumper av mus ES-celler, gir opphav til uorganiserte aggregater kjent som embryoide legemer .
FORUTEN deres bruk for terapeutisk transplantasjon, KAN ES-celler oppnådd ved nukleær transplantasjon brukes i laboratorier for flere typer studier som er viktige for klinisk medisin og for grunnleggende forskning i menneskelig utviklingsbiologi. Slike studier kunne ikke utføres MED es-celler fra mus eller aper, og er sannsynligvis ikke gjennomførbare med ES-celler fremstilt fra normalt befruktede blastocyster. FOR EKSEMPEL KAN ES-celler avledet fra mennesker med genetiske sykdommer fremstilles gjennom kjernetransplantasjon og vil tillate analyse av rollen til de muterte gener i både celle – og vevsutvikling og i voksne celler som er vanskelige å studere ellers, for eksempel nerveceller i hjernen. Dette arbeidet har ulempen at det ville kreve bruk av donoregg. Men for studiet av mange celletyper kan det ikke være noe alternativ til BRUKEN AV ES-celler; for disse celletypene er avledningen av primære cellelinjer fra humant vev ennå ikke mulig.
hvis differensiering AV ES-celler i spesialiserte celletyper kan forstås og kontrolleres, vil bruk av nukleær transplantasjon for å oppnå genetisk definerte humane ES-cellelinjer tillate generering av genetisk forskjellige cellelinjer som ikke lett kan oppnås fra embryoer som har blitt frosset eller som overstiger klinisk behov I IVF-klinikker. Sistnevnte gjenspeiler ikke mangfoldet i den generelle befolkningen og er skjev mot genomer fra par der kvinnen er eldre enn perioden med maksimal fruktbarhet eller en partner er ufruktbar. I tillegg kan det være viktig å produsere stamceller ved nukleær transplantasjon fra personer som har sykdommer forbundet med både enkle og komplekse (multiple-gen) arvelige genetiske predileksjoner. For eksempel har noen mennesker mutasjoner som predisponerer dem for «Lou Gehrigs sykdom» (amyotrofisk lateral sklerose ELLER ALS); imidlertid blir bare noen av disse personene syke, antagelig på grunn av påvirkning av flere gener. Mange vanlige genetiske predileksjoner til sykdommer har tilsvarende komplekse etiologier; det er sannsynlig at flere slike sykdommer vil bli tydelige når informasjonen generert av Human Genome Project blir brukt. DET ville være mulig, VED Å bruke ES-celler tilberedt med nukleær transplantasjon fra pasienter og friske mennesker, å sammenligne utviklingen av slike celler og å studere de grunnleggende prosessene som modulerer predileksjoner til sykdommer.
verken arbeidet MED ES-celler eller arbeidet som fører til dannelse av celler og vev for transplantasjon, innebærer plassering av blastocytter i livmor. Dermed er det ingen embryonisk utvikling utover 64 til 200 cellestadiet, og ingen fosterutvikling.