hur skiljer sig reproduktiv kloning från stamcellsforskning?
det senaste och nuvarande arbetet med stamceller som kort sammanfattas nedan och diskuteras mer fullständigt i en ny rapport från National Academies med titeln stamceller och framtiden för regenerativ medicin är inte direkt relaterad till mänsklig reproduktiv kloning. Användningen av ett gemensamt första steg—kallat antingen kärntransplantation eller somatisk cellkärnöverföring (SCNT)—har dock lett Kongressen att överväga räkningar som förbjuder inte bara mänsklig reproduktiv kloning utan också vissa områden av stamcellsforskning. Stamceller är celler som har förmågan att dela sig upprepade gånger och ge upphov till både specialiserade celler och fler stamceller. Vissa, såsom vissa blod-och hjärnstamceller, kan härledas direkt från vuxna och andra kan erhållas från preimplantationsembryon. Stamceller som härrör från embryon kallas embryonala stamceller (ES-celler). Ovannämnda rapport från National Academies ger en detaljerad redogörelse för det aktuella läget för stamcellsforskning .
ES-celler kallas också pluripotenta stamceller eftersom deras avkommor inkluderar alla celltyper som finns i ett postimplantationsembryo, ett foster och en fullt utvecklad organism. De härrör från den inre cellmassan hos tidiga embryon (blastocyster) . Cellerna i den inre cellmassan hos en given blastocyst är genetiskt identiska, och varje blastocyst ger endast en enda ES-cellinje. Stamceller är sällsynta och svårare att hitta hos vuxna än i preimplantationsembryon, och det har visat sig svårare att odla vissa typer av vuxna stamceller till cellinjer efter isolering .
produktion av olika celler och vävnader från ES-Celler eller andra stamceller är föremål för aktuell forskning . Produktion av andra hela organ än benmärg (som ska användas vid benmärgstransplantation) från sådana celler har ännu inte uppnåtts, och dess eventuella framgång är osäker.
nuvarande intresse för stamceller härrör från deras potential för terapeutisk transplantation av vissa friska celler, vävnader och organ till personer som lider av olika sjukdomar och försvagande störningar. Forskning med vuxna stamceller indikerar att de kan vara användbara för sådana ändamål, inklusive för andra vävnader än de från vilka cellerna härleddes . På grundval av nuvarande kunskap verkar det osannolikt att vuxna kommer att visa sig vara en tillräcklig källa till stamceller för alla typer av vävnader . ES – cellinjer är av potentiellt intresse för transplantation eftersom en cellinje kan föröka sig på obestämd tid och kan generera inte bara en typ av specialiserad cell, men många olika typer av specialiserade celler (hjärna, muskler och så vidare) som kan behövas för transplantationer . Men mycket mer forskning kommer att behövas innan storleken på den terapeutiska potentialen hos antingen vuxna stamceller eller ES-celler kommer att förstås väl.
en av de viktigaste frågorna om stamcellernas terapeutiska potential är om cellerna, vävnaderna och kanske organen som härrör från dem kan transplanteras med minimal risk för transplantatavstötning. Helst kan vuxna stamceller som är fördelaktiga för transplantation härledas från patienterna själva. Sådana celler eller vävnader som härrör från dem skulle vara genetiskt identiska med patientens egna och inte avvisas av immunsystemet. Som tidigare beskrivits är dock tillgången på tillräckliga vuxna stamceller och deras potential att ge upphov till ett komplett utbud av cell-och vävnadstyper osäkra. Vid en störning som har ett genetiskt ursprung skulle dessutom en patients egna vuxna stamceller ha samma defekt och måste odlas och genetiskt modifieras innan de kunde användas för terapeutisk transplantation.
tillämpningen av somatisk cellkärnöverföring eller kärntransplantation erbjuder en alternativ väg till att erhålla stamceller som kan användas för transplantationsbehandlingar med minimal risk för transplantatavstötning. Denna procedur-ibland kallad terapeutisk kloning, forskningskloning eller icke—reproduktiv kloning, och här kallad kärntransplantation för att producera stamceller-skulle användas för att generera pluripotenta ES-celler som är genetiskt identiska med cellerna hos en transplantationsmottagare . Således, som vuxna stamceller, bör sådana ES-celler förbättra avstötningen som ses med oöverträffade transplantationer.
två typer av vuxna stamceller-stamceller i blodet som bildar benmärg och hudstamceller—är de enda två stamcellsterapierna som för närvarande används. Men, som noteras i National Academies rapport med titeln stamceller och framtiden för regenerativ medicin, kvarstår många frågor innan potentialen hos andra vuxna stamceller kan bedömas exakt . Få studier på vuxna stamceller har tillräckligt definierat stamcellens potential genom att starta från en enda isolerad cell eller definierat den nödvändiga cellulära miljön för korrekt differentiering eller de faktorer som styr effektiviteten med vilken cellerna återbefolkar ett organ. Det finns ett behov av att visa att cellerna som härrör från introducerade vuxna stamceller bidrar direkt till vävnadsfunktionen och att förbättra förmågan att upprätthålla vuxna stamceller i odling utan att cellerna differentierar. Slutligen har de flesta studier som har fått så mycket uppmärksamhet använt mus snarare än mänskliga vuxna stamceller.
ES-celler är inte utan sina egna potentiella problem som en källa till celler för transplantation. Tillväxten av humana ES-celler i odling kräver ett” matarskikt ” av musceller som kan innehålla virus, och när de tillåts differentiera kan ES-cellerna bilda en blandning av celltyper på en gång. Mänskliga ES-celler kan bilda godartade tumörer när de introduceras i möss , även om denna potential verkar försvinna om cellerna får differentieras före introduktion till en mottagare . Studier med mus ES-celler har visat löfte för behandling av diabetes, Parkinsons sjukdom och ryggmärgsskada .
ES-cellerna gjorda med kärntransplantation skulle ha fördelen framför vuxna stamceller att kunna tillhandahålla praktiskt taget alla celltyper och att kunna bibehållas i odling under långa perioder. Nuvarande kunskap är dock osäker, och forskning på både vuxna stamceller och stamceller gjorda med kärntransplantation krävs för att förstå deras terapeutiska potentialer. (Denna punkt anges tydligt i att hitta och rekommendation 2 av stamceller och framtiden för regenerativ medicin som delvis säger att ”studier av både embryonala och vuxna mänskliga stamceller kommer att krävas för att effektivisera den vetenskapliga och terapeutiska potentialen för regenerativ medicin.”) Det är troligt att ES-cellerna initialt kommer att användas för att generera enstaka celltyper för transplantation, såsom nervceller eller muskelceller. I framtiden, på grund av deras förmåga att ge upphov till många celltyper, kan de användas för att generera vävnader och teoretiskt komplexa organ för transplantation. Men detta kommer att kräva perfektion av tekniker för att styra deras specialisering i var och en av komponentcelltyperna och sedan sammansättningen av dessa celler i rätt proportion och rumslig organisation för ett organ. Det kan vara rimligt enkelt för en enkel struktur, såsom en pankreatisk ö som producerar insulin, men det är mer utmanande för vävnader så komplexa som från lunga, njure eller lever .
de experimentella procedurer som krävs för att producera stamceller genom kärntransplantation skulle bestå av överföring av en somatisk cellkärna från en patient till ett enukleerat ägg, embryonets in vitro-odling till blastocyststadiet och härledningen av en pluripotent ES-cellinje från den inre cellmassan i denna blastocyst. Sådana stamcellslinjer skulle sedan användas för att härleda specialiserade celler (och om möjligt vävnader och organ) i laboratoriekultur för terapeutisk transplantation. Ett sådant förfarande, om det lyckas, kan undvika en viktig orsak till transplantatavstötning. Det finns dock flera möjliga nackdelar med detta förslag. Experiment med djurmodeller tyder på att närvaron av divergerande mitokondriella proteiner i celler kan skapa ”mindre” transplantationsantigener som kan orsaka avstötning ; detta skulle inte vara ett problem om ägget donerades av transplantationsmottagarens mor eller mottagaren själv. För vissa autoimmuna sjukdomar kan transplantation av celler klonade från patientens egna celler vara olämpligt, eftersom dessa celler kan vara mål för den pågående destruktiva processen. Och som vid användning av vuxna stamceller, vid en störning som har ett genetiskt ursprung, skulle ES-celler som härrör från kärntransplantation från patientens egna celler ha samma defekt och måste odlas och genetiskt modifieras innan de kunde användas för terapeutisk transplantation. Att använda en annan stamcellskälla är mer sannolikt genomförbar (även om immunsuppression skulle krävas) än den utmanande uppgiften att korrigera en eller flera gener som är involverade i sjukdomen i vuxna stamceller eller i en kärntransplantations-härledd stamcellslinje initierad med en kärna från patienten.
förutom kärntransplantation finns det två andra metoder genom vilka forskare kan härleda ES-celler med reducerad likeli-huva för avstötning. En bank med ES – cellinjer som täcker många möjliga genetiska smink är en möjlighet, även om National Academies-rapporten med titeln stamceller och framtiden för regenerativ medicin bedömde detta som ”svårt att bli gravid” . Alternativt kan embryonala stamceller konstrueras för att eliminera eller införa vissa cellytproteiner, vilket gör cellerna osynliga för mottagarens immunsystem. Som med den föreslagna användningen av många typer av vuxna stamceller vid transplantation, bär ingen av dessa tillvägagångssätt något nära ett löfte om framgång just nu.
beredningen av embryonala stamceller genom kärntransplantation skiljer sig från reproduktiv kloning genom att ingenting implanteras i livmodern. Frågan om ES-celler ensamma kan ge upphov till ett komplett embryo kan lätt tolkas felaktigt. Titlarna på vissa rapporter tyder på att musembryon kan härledas från ES-Celler ensamma . I alla fall måste emellertid ES-cellerna omges av celler som härrör från ett värdembryo, särskilt trofoblast och primitiv endoderm. Förutom att bilda en del av moderkakan, ger trofoblastceller i blastocysten väsentliga mönstringssignaler eller signaler till embryot som krävs för att bestämma orienteringen av dess framtida huvud och rumpa (främre-bakre) axel. Denna positionsinformation är inte genetiskt bestämd men förvärvas av trofoblastcellerna från händelser som initieras strax efter befruktning eller äggaktivering. Dessutom är det kritiskt att positionella signaler ges till blastocystens inre celler under ett specifikt tidsfönster för utveckling . Isolerade inre cellmassor av musblastocyster implanterar inte av sig själva, men kommer att göra det om de kombineras med trofoblastvesiklar från ett annat embryo . Däremot ger isolerade klumpar av mus ES-celler införda i trofoblastvesiklar aldrig upphov till något som liknar ett postimplantationsembryo, i motsats till en oorganiserad massa av trofoblast. Med andra ord är det enda sättet att få mus ES-celler att delta i normal utveckling att förse dem med värd embryonala celler, även om dessa celler inte förblir livskraftiga under graviditeten (Richard Gardner, personlig kommunikation). Det har rapporterats att humana och primat ES-celler kan ge upphov till trofoblastceller i odling. Dessa trofoblastceller skulle emellertid förmodligen sakna de positionella signalerna som normalt förvärvades under utvecklingen av en blastocyst från ett ägg. Mot bakgrund av de experimentella resultaten med mus ES-celler som beskrivs ovan är det mycket osannolikt att klumpar av humana ES-celler placerade i livmodern skulle implantera och utvecklas till ett foster. Det har rapporterats att klumpar av mänskliga ES-celler i kultur, som klumpar av mus ES-celler, ger upphov till oorganiserade aggregat som kallas embryoidkroppar .
förutom deras användning för terapeutisk transplantation kan ES-celler erhållna genom kärntransplantation användas i laboratorier för flera typer av studier som är viktiga för klinisk medicin och för grundforskning inom human utvecklingsbiologi. Sådana studier kunde inte utföras med mus-eller apa-ES-celler och är sannolikt inte genomförbara med ES-celler framställda från normalt befruktade blastocyster. Till exempel kan ES-celler härledda från människor med genetiska sjukdomar framställas genom kärntransplantation och skulle möjliggöra analys av de muterade genernas roll i både cell-och vävnadsutveckling och i vuxna celler som är svåra att studera annars, såsom nervceller i hjärnan. Detta arbete har nackdelen att det skulle kräva användning av donorägg. Men för studier av många celltyper kan det inte finnas något alternativ till användningen av ES-celler; för dessa celltyper är härledningen av primära cellinjer från mänskliga vävnader ännu inte möjlig.
om differentieringen av ES-celler i specialiserade celltyper kan förstås och kontrolleras, skulle användningen av kärntransplantation för att erhålla genetiskt definierade humana ES-cellinjer möjliggöra generering av genetiskt olika cellinjer som inte är lätt att få från embryon som har frysts eller som överstiger kliniskt behov i IVF-kliniker. De senare återspeglar inte mångfalden i den allmänna befolkningen och är sneda mot Genom från par där kvinnan är äldre än perioden med maximal fertilitet eller en partner är infertil. Dessutom kan det vara viktigt att producera stamceller genom kärntransplantation från individer som har sjukdomar associerade med både enkla och komplexa (multipelgen) ärftliga genetiska predilektioner. Till exempel har vissa människor mutationer som predisponerar dem för ”Lou Gehrigs sjukdom” (amyotrofisk lateralskleros eller ALS); emellertid blir bara några av dessa individer sjuka, förmodligen på grund av påverkan av ytterligare gener. Många vanliga genetiska predilektioner för sjukdomar har liknande komplexa etiologier; det är troligt att fler sådana sjukdomar kommer att bli uppenbara när informationen som genereras av det mänskliga genomprojektet tillämpas. Det skulle vara möjligt att genom att använda ES-celler beredda med kärntransplantation från patienter och friska människor jämföra utvecklingen av sådana celler och studera de grundläggande processerna som modulerar predilektioner mot sjukdomar.
varken arbetet med ES-celler eller arbetet som leder till bildandet av celler och vävnader för transplantation innebär att blastocyster placeras i livmodern. Således finns det ingen embryonal utveckling utöver 64 till 200 cellstadiet och ingen fosterutveckling.