Du läste rätt. Skapare av vad? Alla organ och vävnader samt varje specialiserad cell i din kropp. För att förstå vad stamceller gör, låt oss först titta på hur vävnader är konstruerade.
Vävnader består av celler omgivna av ett nätverk av proteiner och molekyler, en intercellulärsubstans (extracellular matrix), som ger cellerna struktur och stöd. Denna grupp av celler har alla liknande struktur och funktionalitet och i denna formation kan de utföra en specifik funktion tillsammans. Flera vävnader av olika celltyper med olika funktioner samverkar sedan för att bilda våra organ.
Så hur spelar stamceller in i detta?
Stamcellens roll
Det finns en stor antal olika celltyper i kroppen som är specialiserade för att utföra en specifik uppgift. Stamcellernas roll är att skapa denna mångfald och generera, eller till och med regenerera, vävnader. Stamceller är ospecialiserade celler med förmågan att differentiera, dela sig och bli andra celltyper.
LICENS: CREATIVE COMMONS
Det finns två olika typer av stamceller. Låt oss gå igenom dem!
1. Embryonala stamceller finns i embryon som inte är mer än tre till fem dagar gamla. Vid denna tidpunkt finns det cirka 150 celler i embryot och de har kraften att differentiera till vilken annan celltyp som helst, även andra stamceller. Vi säger att de är pluripotenta. Dessa stamceller är ursprunget till alla andra celler i kroppen, det är så en enskild befruktad äggcell kan växa till extremt komplexa flercelliga varelser med inre strukturer med olika funktioner. Eftersom dessa embryonala stamceller har denna mångsidighet kan de användas för att regenerera skadade vävnader eller organ som inte regenererar av sig själva.
2. Vuxna stamceller finns i ett litet antal i de flesta vävnader. Till skillnad från de embryonala stamcellerna har de vuxna stamcellerna tilldelats en roll och kan bara dela sig till vissa typer av celler, vi kallar dem multipotenta. Till exempel är stamceller i benmärgen begränsade till blodceller, men kan inte skapa fler stamceller eller till exempel muskelceller.
LICENS: CREATIVE COMMONS
Stamcellers potential inom medicin är enorm med sina regenerativa egenskaper. Låt oss ta en närmare titt på vad som kan och redan kan åstakommas med stamceller!
Stamcellsterapi…
… för att behandla hjärtsjukdomar
Hjärtsjukdomar är den vanligaste dödsorsaken i USA och är en grupp tillstånd som i slutändan kan leda till stroke eller hjärtinfarkt. När hjärtat har fullbordat sin utveckling vilket det har gjort hos en vuxen, är det oförmöget att reparera stora områden av skador som det som orsakats av exempelvis en stroke. Den irreversibla skadan är ett resultat av att hjärtceller dör av syrebrist när blodtillförseln till hjärtat stoppas eller minskas. Detta resulterar ofta i hjärtdysfunktion och hjärtsvikt och de vanliga symtomen vi förknippar med hjärtsjukdomar, såsom bröstsmärtor och andnöd.
En mängd olika stamceller har studerats för behandling av hjärtsjukdomar. Det vanligaste tillvägagångssättet är att använda stamceller från patienten, dessa kallas autologa stamceller i motsats till stamceller från andra individer som kallas allogena. Stamcellerna kommer från till exempel benmärgen eller hjärtområdet. Genom att introducera stamceller till hjärtvävnaden kan dessa differentiera till muskelvävnad för att stärka hjärtat eller endotelceller (blodkärlens insida) för att främja bildandet av nya blodkärl i den skadade vävnaden vilket underlättar återhämtningen av hjärtvävnaden och förbättrar hjärtfunktionen.
LICENS: CREATIVE COMMONS
… för att behandla ryggmärgsskada
Ett annat exempel på stamcellernas regenerativa potential är ryggmärgsskador. När ryggmärgen är skadad är det omöjlig för kroppen att läka och återhämta sig. Det resulterar i den definitiva förlusten av nervförbindelser mellan hjärnan och resten av kroppen och därmed förlust av känsel och rörlighet.
Tack vare stamcellsterapi är det möjligt att inducera regenerering av nya neuroner från injicerade stamceller och nya kopplingar kan då uppstå. Skadade anslutningar myeliniseras också av vissa stamceller som differentierar till dendrocyter. Allt detta har som effekt att förbättra allmäntillståndet för de skadade.
Vrida tillbaka klockan på celler
Ett av de största problemen med stamcellsterapier är hur man ska få tag på de stamceller som behövs för behandlingarna. Vuxna stamceller är användbara men har sina begränsningar. De kan inte dela sig till alla celltyper, och de är också svåra att odla och separera från andra celler. Embryonala stamceller å andra sidan kan dela sig till vilken celltyp som helst, men istället är det en stor risk att de stöts bort av immunsystemet eftersom de är främmande för kroppen. De flesta embryonala celler kommer från befruktade ägg som blivit över vid provrörsbefruktning. En annan viktig faktor att ha i åtanke som har väckt mycket debatt, är den etiska aspekten av att använda befruktade ägg för behandlingar.
Induktion av pluripotenta stamceller från vuxna celler
En lösning på de etiska frågorna hittades 2006 av Shinya Yamanaka och hans forskarlag. Deras idé? Ta en cell från en vuxen individ och förvandla den till en stamcell. För att åstadkomma detta läggs fyra transkriptionsfaktorer som kallas Yamanakas faktorer in i cellerna. De används för att återaktivera uttrycket av vissa gener involverade i embryonalstadiet och förtrycka gener involverade i cellbestämningen. Denna metod är överraskande i sin enkelhet men har en stor effektivitet och potential.
Men för att introducera dessa faktorer används vanligtvis virala vektorer. Faktum är att retrovirus är designat för att tillhandahålla faktorerna. Eftersom denna metod kan påverka DNA är det inte ovanligt att mutationer uppstår som i vissa fall kan leda till tumörframkallande celler. Andra sätt att introducera Yamanakas faktorer är genom budbärar-RNA. Denna metod minskar risken för tumörutveckling men är mindre effektiv.
Denna teknik är mycket lovande. Det finns ingen anledning att använda och förstöra ett embryo för att få stamceller. Detta har flera fördelar. Först löser det de etiska problemen med att använda dessa embryon, det behövs endast några vuxna celler som vanligtvis tas från huden. För det andra, eftersom cellerna kommer från vuxna celler, är dessa genetiskt identiska med transplantationsmottagaren. På så sätt undviks transplantatavstötningar.
Å andra sidan medför denna nya metod sina egna etiska frågor. Med detta borde det teoretiskt vara möjligt att klona en hel människa eller skapa chimära djur. Tydliga gränser måste dras för att undvika missbruk.
Avslutning
Sammanfattningsvis har stamceller stor potential inom medicin och är ett stort forskningsfält med tanke på deras regenerativa egenskaper. Men det finns fortfarande förbättringspotential, så som risken för tumörutveckling vid behandling. Dessutom innebär de enorma applikationsmöjligheterna att en god hantering av stamcellernas användning och utnyttjande för att undvika etiska överträdelser.
Källor
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B978012809657465740X
https://www.mayoclinic.org/diseases-conditions/heart-attack/symptoms-causes/syc-20373106
https://ki.se/en/research/now-stem-cells-will-build-our-health
Induced Pluripotent Stem Cell – an overview | ScienceDirect Topics
https://fr.wikipedia.org/wiki/Cellule_souche_pluripotente_induite
Narihito Nagoshi, Osahiko Tsuji, Masaya Nakamura, Hideyuki Okano (2019). Cell therapy for spinal cord injury using induced pluripotent stem cells. Regenerative Therapy, 11, 75-80.
Hej! Det är jag som är Emy!
Jag är del av Chalmers-Göteborgs lag 2022.
Syntetisk biologi är något av det coolaste jag vet. Jag skriver på den här bloggen i hopp om att du kommer tycka att det är lika häftigt som jag när du får höra om allt som kan, och har åstadkommits med genetiskt modifierad mikroorganismer. Det är så sjukt häftigt!