hoe verschilt reproductief klonen van stamcelonderzoek?
het recente en lopende werk over stamcellen dat hieronder kort wordt samengevat en uitvoeriger wordt besproken in een recent rapport van de Nationale Academies getiteld stamcellen en de toekomst van regeneratieve geneeskunde, houdt niet rechtstreeks verband met het reproductief klonen van mensen. Echter, het gebruik van een gemeenschappelijke eerste stap—genaamd ofwel nucleaire transplantatie of somatische cel nucleaire overdracht (SCNT)—heeft het Congres geleid tot wetsvoorstellen die niet alleen het menselijk reproductief klonen verbieden, maar ook bepaalde gebieden van stamcelonderzoek. Stamcellen zijn cellen die de capaciteit hebben om herhaaldelijk te verdelen en tot zowel gespecialiseerde cellen als meer stamcellen leiden. Sommige, zoals sommige bloed-en hersenstamcellen, kunnen rechtstreeks van volwassenen worden afgeleid en andere kunnen uit pre-implantatieembryo ‘ s worden verkregen. Stamcellen afgeleid van embryo ‘ s worden embryonale stamcellen (ES-cellen) genoemd. Het bovengenoemde rapport van de Nationale Academies geeft een gedetailleerd overzicht van de huidige stand van het stamcelonderzoek .
ES-cellen worden ook pluripotente stamcellen genoemd omdat hun nakomelingen alle celtypen omvatten die kunnen worden gevonden in een postimplantatieembryo, een foetus en een volledig ontwikkeld organisme. Zij worden afgeleid uit de binnencelmassa van vroege embryo ‘ s (blastocysten) . De cellen in de binnencelmassa van een bepaalde blastocyst zijn genetisch identiek, en elke blastocyst levert slechts één enkele cellijn van ES. Stamcellen zijn zeldzamer en moeilijker te vinden in volwassenen dan in preimplantatieembryo ‘ s, en het is moeilijker gebleken om sommige soorten volwassen stamcellen in cellijnen na isolatie te kweken .
de productie van verschillende cellen en weefsels uit ES-cellen of andere stamcellen is een onderwerp van lopend onderzoek . De productie van andere hele organen dan beenmerg (voor beenmergtransplantatie) uit dergelijke cellen is nog niet bereikt en het uiteindelijke succes ervan is onzeker.
de huidige belangstelling voor stamcellen vloeit voort uit hun potentieel voor de therapeutische transplantatie van bepaalde gezonde cellen, weefsels en organen bij mensen die lijden aan een verscheidenheid aan ziekten en slopende stoornissen. Uit onderzoek met volwassen stamcellen blijkt dat deze voor dergelijke doeleinden nuttig kunnen zijn, ook voor andere weefsels dan die waarvan de cellen zijn afgeleid . Op basis van de huidige kennis lijkt het onwaarschijnlijk dat volwassenen een voldoende bron van stamcellen voor alle soorten weefsels zullen blijken te zijn . De cellijnen van ES zijn van potentieel belang voor transplantatie omdat één cellijn voor onbepaalde tijd kan vermenigvuldigen en niet slechts één type van gespecialiseerde cel, maar vele verschillende types van gespecialiseerde cellen (hersenen, spier, enz.) kan voortbrengen die voor transplantaties nodig zouden kunnen zijn . Er zal echter veel meer onderzoek nodig zijn voordat de omvang van het therapeutisch potentieel van volwassen stamcellen of ES-cellen goed zal worden begrepen.
een van de belangrijkste vragen met betrekking tot het therapeutisch potentieel van stamcellen is of de cellen, weefsels en eventueel daaruit afgeleide organen kunnen worden getransplanteerd met een minimaal risico op transplantaatafstoting. Idealiter zouden volwassen stamcellen die voordelig zijn voor transplantatie van patiënten zelf kunnen worden afgeleid. Dergelijke cellen, of daarvan afgeleide weefsels, zouden genetisch identiek zijn aan die van de patiënt en niet door het immuunsysteem worden afgewezen. Echter, zoals eerder beschreven, de beschikbaarheid van voldoende volwassen stamcellen en hun potentieel om te leiden tot een volledige waaier van cel-en weefseltypes zijn onzeker. Bovendien zouden in het geval van een aandoening met een genetische oorsprong de eigen volwassen stamcellen van een patiënt hetzelfde defect vertonen en zouden zij moeten worden gekweekt en genetisch gemodificeerd voordat zij voor therapeutische transplantatie konden worden gebruikt.
de toepassing van somatische celkernoverdracht of kerntransplantatie biedt een alternatieve route voor het verkrijgen van stamcellen die kunnen worden gebruikt voor transplantatietherapieën met een minimaal risico op transplantaatafstoting. Deze procedure – soms genoemd therapeutisch klonen, onderzoek klonen, of niet—reproductief klonen, en hier aangeduid als nucleaire transplantatie om stamcellen te produceren-zou worden gebruikt om pluripotente ES cellen die genetisch identiek zijn met de cellen van een transplantatie ontvanger te produceren . Aldus, als volwassen stamcellen, zouden dergelijke ES cellen de verwerping moeten verbeteren die met ongeëvenaarde transplantaties wordt gezien.
twee soorten volwassen stamcellen—stamcellen in het bloedvormende beenmerg en huidstamcellen—zijn de enige twee stamceltherapieën die momenteel worden gebruikt. Maar, zoals opgemerkt in het rapport van de Nationale Academies getiteld stam Cells and the Future of Regenerative Medicine, blijven er veel vragen over voordat het potentieel van andere volwassen stamcellen nauwkeurig kan worden beoordeeld . Weinig studies over volwassen stamcellen hebben het potentieel van de stamcel voldoende gedefinieerd door uit één enkele, geïsoleerde cel te beginnen, of de noodzakelijke cellulaire omgeving voor correcte differentiatie of de factoren te definiëren die de efficiency controleren waarmee de cellen een orgaan repopuleren. Er is een behoefte om aan te tonen dat de cellen die van ingevoerde volwassen stamcellen worden afgeleid rechtstreeks tot weefselfunctie bijdragen, en om de capaciteit te verbeteren om volwassen stamcellen in cultuur te handhaven zonder de cellen te differentiëren. Tot slot, hebben de meeste studies die zoveel aandacht hebben vergaard muis eerder dan menselijke volwassen stamcellen gebruikt.
ES-cellen zijn niet zonder hun eigen potentiële problemen als bron van cellen voor transplantatie. De groei van menselijke cellen van ES in cultuur vereist een “voeder” laag van muiscellen die virussen kunnen bevatten, en wanneer toegestaan om de cellen van ES te differentiëren kan een mengsel van celtypes tegelijk vormen. De menselijke cellen van ES kunnen goedaardige tumors vormen wanneer geà ntroduceerd in muizen , hoewel dit potentieel schijnt te verdwijnen als de cellen worden toegestaan om vóór inleiding in een ontvanger te onderscheiden . Studies met muis ES cellen hebben aangetoond belofte voor de behandeling van diabetes , de ziekte van Parkinson , en ruggenmerg letsel .
de ES-cellen die met kerntransplantatie zijn gemaakt, zouden ten opzichte van volwassen stamcellen het voordeel hebben dat zij vrijwel alle celtypen kunnen leveren en gedurende lange tijd in cultuur kunnen worden gehouden. De huidige kennis is echter onzeker, en onderzoek naar zowel volwassen stamcellen als stamcellen gemaakt met nucleaire transplantatie is vereist om hun therapeutisch potentieel te begrijpen. (Dit punt wordt duidelijk gesteld in “Finding and Recommendation 2 of stam Cells and the Future of Regenerative Medicine”, waarin ten dele wordt gesteld dat “studies van zowel embryonale als volwassen menselijke stamcellen nodig zullen zijn om het wetenschappelijk en therapeutisch potentieel van regeneratieve geneeskunde zo efficiënt mogelijk te bevorderen.”) Het is waarschijnlijk dat de ES-cellen in eerste instantie zullen worden gebruikt voor het genereren van eencellige typen voor transplantatie, zoals zenuwcellen of spiercellen. In de toekomst, vanwege hun vermogen om tot vele celtypes te leiden, zouden zij kunnen worden gebruikt om weefsels en, theoretisch, complexe organen voor transplantatie te produceren. Maar dit vereist de perfectie van technieken voor het richten van hun specialisatie in elk van de component celtypes en vervolgens de assemblage van deze cellen in de juiste verhouding en ruimtelijke organisatie voor een orgaan. Dat kan redelijk eenvoudig zijn voor een eenvoudige structuur, zoals een eilandje in de alvleesklier dat insuline produceert, maar het is moeilijker voor weefsels zo complex als die van long, nier of lever .
de experimentele procedures die nodig zijn om stamcellen te produceren door middel van kerntransplantatie zouden bestaan uit de overdracht van een somatische celkern van een patiënt naar een enucleair ei, de in vitro kweek van het embryo naar het blastocyststadium en de afleiding van een pluripotente ES-cellijn uit de binnenste celmassa van deze blastocyst. Dergelijke stamcellijnen zouden dan worden gebruikt om gespecialiseerde cellen (en, indien mogelijk, weefsels en organen) in laboratoriumcultuur voor therapeutische transplantatie af te leiden. Een dergelijke procedure, indien succesvol, kan een belangrijke oorzaak van transplantaatafstoting voorkomen. Er zijn echter verschillende mogelijke nadelen aan dit voorstel. Experimenten met diermodellen suggereren dat de aanwezigheid van uiteenlopende mitochondriale eiwitten in cellen” kleine ” transplantatieantigenen kan creëren die afstoting kunnen veroorzaken ; dit zou geen probleem zijn als het ei werd gedoneerd door de moeder van de ontvanger van de transplantatie of de ontvanger zelf. Voor sommige auto-immuunziekten, transplantatie van cellen gekloond uit de eigen cellen van de patiënt kan ongepast zijn, in die zin dat deze cellen targets voor het voortdurende destructieve proces kunnen zijn. En, net als bij het gebruik van volwassen stamcellen, in het geval van een aandoening met een genetische oorsprong, zouden ES-cellen die door kerntransplantatie van de eigen cellen van de patiënt zijn afgeleid, hetzelfde defect vertonen en genetisch moeten worden gekweekt en gemodificeerd voordat zij voor therapeutische transplantatie kunnen worden gebruikt. Het gebruik van een andere bron van stamcellen is waarschijnlijker haalbaar (hoewel immunosuppressie vereist zou zijn) dan de uitdagende taak van het corrigeren van de één of meer genen die betrokken zijn bij de ziekte in volwassen stamcellen of in een kerntransplantatie-afgeleide stamcellijn die met een kern van de patiënt wordt geïnitieerd.
naast kerntransplantatie zijn er twee andere methoden waarmee onderzoekers ES-cellen kunnen afleiden met een verminderde kans op afstoting. Een bank van ES cellijnen die vele mogelijke genetische makeups omvatten is een mogelijkheid, hoewel het rapport van de Nationale Academies getiteld stam Cells and the Future of Regenerative Medicine dit als “moeilijk voor te stellen” beoordeelde . Alternatief, kunnen de embryonale stamcellen worden ontworpen om bepaalde cel-oppervlakteproteã nen te elimineren of te introduceren, waarbij de cellen onzichtbaar voor het immuunsysteem van de ontvanger worden gemaakt. Zoals met het voorgestelde gebruik van vele soorten volwassen stamcellen bij transplantatie, geen van deze benaderingen draagt iets dicht bij een belofte van succes op dit moment.
de bereiding van embryonale stamcellen door kerntransplantatie verschilt van reproductief klonen doordat er niets in een baarmoeder wordt geïmplanteerd. De vraag of alleen ES-cellen tot een volledig embryo kunnen leiden, kan gemakkelijk verkeerd worden geïnterpreteerd. De titels van sommige rapporten suggereren dat muizenembryo ‘ s alleen uit ES-cellen kunnen worden afgeleid . In alle gevallen moeten de ES-cellen echter worden omgeven door cellen afkomstig van een gastheerembryo, in het bijzonder trofoblast en primitieve endoderm. Naast het vormen van een deel van de placenta, bieden de trofoblastcellen van de blastocyst essentiële patroonvormende signalen Of signalen aan het embryo die worden vereist om de oriëntatie van zijn toekomstige hoofd en romp (anterior-posterior) as te bepalen. Deze positionele informatie wordt niet genetisch bepaald, maar wordt verkregen door de trofoblastcellen van gebeurtenissen die kort na bevruchting of eitactivering worden geïnitieerd. Bovendien is het essentieel dat de positionele signalen aan de binnencellen van blastocyst tijdens een specifiek tijdvenster van ontwikkeling worden verstrekt . Geïsoleerde binnenste cel massa ‘ s van muis blastocysten niet implanteren op zichzelf, maar zal dit doen als gecombineerd met trofoblast blaasjes van een ander embryo . In tegenstelling, geà soleerde klontjes van muis ES cellen geïntroduceerd in trofoblast blaasjes nooit aanleiding geven tot iets in de verte lijkt op een postimplantatie embryo, in tegenstelling tot een ongeorganiseerde massa van trofoblast. Met andere woorden, de enige manier om muis ES cellen om deel te nemen aan de normale ontwikkeling is om hen te voorzien van gastheer embryonale cellen, zelfs als deze cellen niet levensvatbaar blijven gedurende de dracht (Richard Gardner, persoonlijke communicatie). Er is gemeld dat menselijke en primaten ES cellen kunnen leiden tot trophoblast cellen in cultuur. Nochtans, zouden deze trofoblastcellen vermoedelijk de positionele aanwijzingen missen die normaal tijdens de ontwikkeling van een blastocyst van een ei worden verkregen. In het licht van de hierboven beschreven experimentele resultaten met muiscellen is het zeer onwaarschijnlijk dat in een baarmoeder geplaatste klontjes van menselijke ES-cellen implanteren en zich tot een foetus ontwikkelen. Er is gemeld dat klontjes van menselijke ES-cellen in cultuur, zoals klontjes van muiscellen, aanleiding geven tot ongeorganiseerde aggregaten bekend als embryoïde lichamen .
naast het gebruik ervan voor therapeutische transplantatie, kunnen ES-cellen verkregen door kerntransplantatie in laboratoria worden gebruikt voor verschillende soorten studies die belangrijk zijn voor de klinische geneeskunde en voor fundamenteel onderzoek in de menselijke ontwikkelingsbiologie. Dergelijke studies konden niet worden uitgevoerd met ES-cellen van muizen of apen en zijn waarschijnlijk niet haalbaar met ES-cellen bereid uit Normaal bevruchte blastocysten. Zo zouden ES-cellen die afkomstig zijn van mensen met genetische ziekten door middel van kerntransplantatie kunnen worden voorbereid en zouden ze een analyse mogelijk maken van de rol van de gemuteerde genen in zowel cel-als weefselontwikkeling en in volwassen cellen die anders moeilijk te bestuderen zijn, zoals zenuwcellen van de hersenen. Dit werk heeft het nadeel dat het gebruik van donoreieren vereist zou zijn. Maar voor de studie van vele celtypes kan er geen alternatief voor het gebruik van ES cellen zijn; voor deze celtypes is de afleiding van primaire cellijnen uit menselijke weefsels nog niet mogelijk.
indien de differentiatie van ES-cellen in gespecialiseerde celtypen kan worden begrepen en gecontroleerd, zou het gebruik van kerntransplantatie om genetisch gedefinieerde menselijke ES-cellijnen te verkrijgen, het mogelijk maken genetisch diverse cellijnen aan te maken die niet gemakkelijk te verkrijgen zijn uit ingevroren embryo ‘ s of die in IVF-klinieken te veel klinisch nodig zijn. Deze laatste weerspiegelen niet de diversiteit van de algemene bevolking en zijn scheef in de richting van genomen van paren waarin het vrouwtje ouder is dan de periode van maximale vruchtbaarheid of een partner onvruchtbaar is. Bovendien zou het belangrijk kunnen zijn om stamcellen te produceren door middel van nucleaire transplantatie van personen die ziekten hebben die verband houden met zowel eenvoudige als complexe erfelijke genetische Voorkeuren (meerdere genen). Bijvoorbeeld, sommige mensen hebben mutaties die hen predisponeren voor “de ziekte van Lou Gehrig” (amyotrofe laterale sclerose, of ALS); echter, slechts enkele van deze individuen ziek worden, vermoedelijk als gevolg van de invloed van extra genen. Veel gemeenschappelijke genetische voorliefde voor ziekten hebben eveneens complexe etiologieën; het is waarschijnlijk dat meer van dergelijke ziekten duidelijk zullen worden als de informatie die door het menselijke genoomproject wordt gegenereerd wordt toegepast. Door gebruik te maken van ES-cellen die bereid zijn met kerntransplantatie van patiënten en gezonde mensen, zou het mogelijk zijn om de ontwikkeling van dergelijke cellen te vergelijken en de fundamentele processen te bestuderen die de voorkeur voor ziekten moduleren.
noch het werk met ES-cellen, noch het werk dat leidt tot de vorming van cellen en weefsels voor transplantatie, impliceert de plaatsing van blastocysten in een baarmoeder. Aldus, is er geen embryonale ontwikkeling voorbij de 64 tot 200 celstadium, en geen foetale ontwikkeling.