STAMCELLER - FREMTIDENS MEDICIN?
skrevet af Johanna, Søren, Elisabet, Kirsten og Ana-Marija
Marts 2002

1. Indledning

I løbet af de sidste ti år er der sket store landvindinger inden for forskningen i stamceller, som har medført en stadig stigende opmærksomhed/bevidsthed i samfundet. Dog er vores (og samfundets?) eksakte viden om dette emne begrænset, og derfor ønsker vi, via denne opgave, at belyse: Hvad er stamceller og hvad kan de bruges til?

2. Stamceller

Der er milliarder af forskellige celler i vores krop med specifikke funktioner og egenskaber, afhængigt af hvilket væv eller organ de findes i. Disse celler er specialiserede og i de fleste tilfælde kan ikke blive til en anden celletype. Cellerne har et begrænset liv og før eller senere vil de dø af slitage. De fleste vævstyper i kroppen har dog celler, der deler sig livet igennem, f.eks. hudceller. Andre har derimod ikke denne egenskab som f.eks. nerveceller. De celler som kan dele sig, gør det i så små mængder, at de lige akkurat kan opretholde homeostasen. I tilfælde af visse sygdomme, vil denne celledeling dog ikke være tilstrækkelig til, at erstatte de døde celler hurtigt nok.

I 1962 opdagede man en "ny" celletype [16], hvis egenskaber udskilte sig fra andre celler i kroppen. De celler man opdagede havde den egenskab, at de var udifferentierede, men kunne dele sig, ofte gennem lange tidsperioder, og besad evnen til at udvikle sig til alle de andre specialiserede celletyper. Man kaldte dem stamceller. Der findes en række forskellige definitioner af stamceller, da der er tale om et forholdsvis nyt begreb.

De to fundamentale egenskaber som dog er fælles for dem alle er:

1. Cellen kan dele sig i lange tidsperioder (ofte gennem hele livet) uden at blive uddifferentieret.

2. Stimuleret på den rigtige måde, kan stamcellen differentiere sig til specialiserede celletyper, f.eks. nerveceller, hjerteceller, muskelceller, osv. [5, side 1].

Som udgangspunkt i stamceller kan man se på det befrugtede æg, som opstår når sædcelle og æg mødes. De første dage efter befrugtningen består fosteranlægget af identiske celler, (se figur 1), der kan udvikle sig til alle celletyper i fostret og dermed også alle i det voksne menneske.

Disse celler kaldes totipotente (lat. totus — alt). Isolerer man en enkelt celle på dette tidlige tidspunkt, kan man principielt danne et nyt menneske ud fra denne enkelte celle. Dette sker faktisk af og til når der dannes enæggede tvillinger, som altså er naturligt forekommende kloner. [2]

Omkring 6. dagen er fosteranlægget delt i et ydre og indre lag celler — blastocyststadiet (se figur 2). Det ydre celleslag — trofoblast - danner vævet omkring fosteret (fosterhinder med mere). De indre celler, embryoblasten - kommer til at danne selve fosteret.

Embryoblastens celler er stamceller som danner udgangspunktet for alle de vævstyper som findes i selve fosteret. De kaldes embryonale stamceller (ES). Der findes ES med forskellige modningsgrader / potens, alt afhængig af hvilket udviklingsstadium fostret befinder sig i.

Stamcellerne som findes i blastocyst stadiet (se fig. 2) er de såkalde pluripotente stamceller (lat. pluris — mange) og de kan udvikle sig til alle specialicerede celler som findes I vores krop.

I det næste stadium i fosterudviklingen, blastula — stadiet, dannes kimbladene (mesoderm, endoderm, ektoderm) som udvikles til alle væv/organer i kroppen.

Stamcellerne som findes i kimbladene kaldes multipotente stamceller, da de kan differentiere sig til mere end én celletype, men dog ikke alle celletyper længere.

Disse multipotente stamceller findes også i mange forskellige organer hos voksne individer (F.eks. knoglemarven, blodet og hjernen. [1]) og kan udvikle sig til celler som har en specifik funktion i kroppen. F.eks. blod stamceller kan udvikle sig til alle 3 typer blodceller, nemlig eritrocytter, leukocytter og trombocytter (se fig. 3).

Man ønsker at anvende disse stamceller i forbindelse med sygdoms-behandling via celletransplantation. De kan måske bruges til at fremstille nyt væv hos patienter, hvor vævet er ødelagt eller beskadiget [1].

Udfra den ovenstående gennemgang kan man inddele stamceller i to kategorier, alt efter hvor de findes:

• Foster stamceller

• Stamceller hos voksne

Der findes op til flere metoder hvorpå man kan udvinde stamceller fra fostre. En af metoderne man kan benytte er, at udtage cellerne fra blastocytten inden påbegyndelsen af deres differentiering hvilket vil sige ca. 5 dage efter fertilisation. Disse kaldes for de embryonale stamceller (ES) og regnes for de mest potente celler [15].

Andre metoder man benytter sig af er, at man udvinder stamcellerne fra fostre som har gennemgået en længere udvikling. Her kan f.eks. nævnes de såkaldte embryonale kim (eng. Embryonic germ (EG)) celler, som er udtaget fra 5 - 9 ugers gamle aborterede fostres gonade region, som er området hvor den senere æg/sæd produktion finder sted [5. side 18,19].

En af måderne hvorpå man for tiden udvinder ES cellerne er ved først, at gennemføre en IVF. På 5. dagen, hvor man har et foster ca. 200 til 250 celler, nedbryder man så trofoblasten (se figur 2.), f.eks. vha. mikrokirurgi, hvorefter man står tilbage med den ca. 30 cellers store indre cellemasse. Disse 30 celler, hvis pluripotentialitet er påvist in vitro [9], er ES cellerne som benyttes til forskningen [5. side 13] og med tiden sikkert også kunne bruges til klinisk brug.

Metoderne som benytter sig af stamceller fra ældre fostre resulterer i, at disse ikke vil udvise helt den samme diversitet som ES cellerne [5. side 13].

Et andet vigtigt faktum er, at cellerne fra ældre fostre heller ikke udviser den samme proliferationsevne som ES celler. Det er lykkedes under gunstige forhold, at få ES celler til at gennemføre op til 450 populations fordoblinger, hvor EG cellerne f.eks. ligger på et maksimum af 80 fordoblinger [5. side 19].

Det er dog vigtigt at nævne, at den førnævnte pluripotentialitet indtil videre kun er påvist in vitro. Der er dog udført forsøg med musefostre, der viser at mES (muse embryonale stam) celler fra to forskellige musefostre der er blevet kombineret og har fået lov til, at udvikle sig in vivo, har medført fødslen af en velfungerende chimerisk museunge [6. side 1058, 1059].

En spændende måde hvorp denne viden om ES/EG celler kan bruges, er bl.a. terapeutisk kloning. Ved at udføre en kernetransplantation fra f.eks. en hudcelle til en ubefrugtet ægcelle, hvor cellekernen er fjernet på forhånd [6. side 1051], vil man kunne udvinde klonede pluripotente stamceller (eng. SCNT, Somatic cell nuclear transfer). Disse vil i teorien kunne indsættes overalt i patientens krop uden, at man behøver frygte frastødte organer og/eller immunreaktioner på indførte celler.

Af andre spændende udviklinger indenfor foster stamceller, er brugen af celler udvundet fra blodet i navlestrenge. Denne nye forskning inden for dette område, bygger på, at udover at være yderst rig på stamceller[9], er navlestrengen noget alle mennesker bliver født med og som er yderst let tilgængelig ved fødslen. Ved så at gemme disse celler vil man senere i den nyfødtes liv kunne opdyrke organer eller væv, hvis dette skulle vise sig nødvendigt. Disse ville så have de samme fordele som de ovenfor nævnte klonede stamceller, da disse vil være celler som stammer fra personen selv.

4. Voksne stamceller

Voksne stamceller har præcis som alle andre stamceller de to karakteristiske egenskaber (se evt. afsnit 1.) De voksne stamcellers "hovedformål" er at opretholde en homeostatisk (stabilt) tilstand. Dette gør cellerne ved at erstatte celler som dør pga. skader, sygdom eller naturlig celle død [5, side 23].

De voksne stamceller er meget svære at lokalisere i kroppen. Et eksempel herpå er, at man i 10.000 — 15.000 celler fra knoglemarven vurdere at man blot vil finde én HSC celle [5, side 23]. Det er vanskelligheden ved at lokalisere stamceller ved voksne individer som besværliggøre arbejdet med voksne stamceller.

Man har den dag i dag fundet stam celler i: hjernen, knoglemarv, blod, tandroden, spinalvæsken, skeletmuskler, hudepitel, tarmene, hornhinden (cornea), nethinden (retina), lever (Hepar) og i bugspytskirtlen (pancreas). Dette betyder at man har fundet voksne stamceller fra alle tre kimblade [5, side 37].

5. Hvad bruges de til

Som tidligere nævnt kan stamceller bruges til at behandle og forebygge en lang række sygdomme. F.eks. viser forskningen at stam celler fra voksne mennesker kan danne mange forskellige slags celler, heriblandt muskel celler, neuroner (nerveceller), hjertemuskelceller og blodceller. [13] Det vil sige, at stamceller kan f.eks. fremstille nye nerveceller som kan substituere celler og væv til behandling af sygdomme som bl.a. Parkinsons syge, Alzheimers, lupus og multipel sclerose [4].

Alt afhængigt af om stamcellerne kommer fra fostre, navlestrengsblod eller voksne individer, håber man at de har forskellige anvendelsesmuligheder inden for behandling af sygdomme (jf. Nedenstående tabel).

Som det fremgår af ovenstående tabel, er der på nuværende tidspunkt ingen anvendelsesmuligheder for stamceller fra navlestrengsblod. Dog nedfryser nogle nybagte forældre deres barns navlestrengsblod i tilfælde af deres barn skulle blive syg i fremtiden, så håber de nemlig stamcellerne i fremtiden ville kunne bruges til behandling af barnets sygdom. [16]

Parkinsons sygdom er den eneste sygdom der er blevet succesfuldt behandlet ved transplantation af embyonal hjernevæv. Men rent praktisk er det vanskeligt at behandle Parkinsons med stamceller, da der kræves et stort antal abortedere fostre til én patient. [15]

Voksne stamceller bruges blandt andet til behandling af blodsygdomme og kræftsygdomme som leukæmi. Det foregår ved udvinding af knoglemarvsstamceller fra en donor, som overføres til den syge patient. Da knoglemarvsstamceller sørger for at blodcellerne hele tiden fornyes, er det meningen at donorens stamceller skal begynde at producere nye blodceller til patienten. Det er dog ikke så nemt at behandle patienten med fremmede knoglemarvsceller, da der kan forekomme komplikationer som patientens afstødning af fremmede celler eller der kan ske det at en virus fejlagtigt overføres.

Har patienten en sund knoglemarv med tilstrækkelig stamceller, er det muligt at benytte patientens egen knoglemarv til transplantationen. Det bliver især brugt ved tumorpatienter, som får fjernet noget knoglemarv inden de begynder stråle- eller kemobehandling, og får knoglemarven transplanteret tilbage igen efter endt behandling. Der er dog den fare for at der er kræftceller i det transplanterede knoglemarv, så forskerne leder efter en bedre alternativ. [14]

På længere sigt håber man at stamceller også kan bruges til at fremstille egentlige organer, som for eksempel nyrer, hjerter og levere. Det ville erstatte nutidens transplantationsorganer, og give helt nye muligheder inden for testning af medicin og organtransplantation. Mange af nu dagens medikamenter har store bivirkninger, som forringer patientens livskvalitet. Håbet er, at dette kan give os en helt ny form for behandlingsmetode uden bivirkninger. Hvis man kunne fremstille nye organer, ville man også kunne teste nye medikamenter på organerne uafhængigt af dyre- og menneske forsøg. Effektive behandlingsmetoder for sygdomme som kræft og hjerte-karsygdomme kunne bedre udvikles og testes, så vi kunne behandle sygdomme og tilstande som i dag ikke har nogen behandlingsmetode, eller hvor der kun kan tilbydes begrænset behandling eller lindring af smerter. [13]

Selv om stamcelleforskningen uden tvivl åbner for enorme muligheder, er der også en del problemer som må overkommes.

For det første er det endnu ikke lykkedes at isolere stamceller fra alle kroppens væv. Og når det endelig lykkes at finde stamceller, er man nødt til at finde en biokemisk løsning som indeholder akkurat de stoffer som gør, at stamcellerne kan udvikle sig til akkurat den ønskelige celletype [12]. Dette er ikke altid lige let, og kræver ofte en lang række forsøg.

Ved implantation skal cellerne lære, at fungere i samarbejde med kroppen de overføres til, hvilket har vist sig utroligt vanskeligt. Hvis man f.eks. implanterer hjerteceller og de ikke slår i takt med kroppens egne celler, har man selvfølgelig et stort problem. Et andet eksempel er implantationen af nerveceller, som gerne skal "logges på" hjernens netværk.

Det største problem man har i dag ved brugen af stamceller, er kroppens afstødning af fremmede celler. Dette skyldes at kroppens immunforsvar ofte ikke vil acceptere disse "ukendte" celler. Immunforsvaret angriber de implanterede celler, hvormed deres tiltænkte formål mislykkes. I tillæg hertil kan et sådan angreb være livstruende for patienten. For en vellykket transplantation, vælger man derfor I mange tilfælde, vha. forskellige medikamenter, at svække patientens immunforsvar, hvilket er en enorm risiko i sig selv.

En anden mulig løsning for problemet med afstødning, er brugen af SCNT [3]. En patient med et akut problem har dog normalt ikke tid til, at vente på celler. Dertil kommer det, at man kan komme ud for, at sygdommen skyldes en genetisk defekt og det vil derfor ikke være til nogen gavn, at opdyrke et organ eller væv som vil lide under dette.

En anden risiko ved brugen, af SCNT er, at når man benytter en genomet fra en celle som er resultatet af mange DNA-replikationer, vil man have et genom, som har en øget chance for, at indeholde onkogener [3].

En sidste ting som er værd at nævne, er faren for kræft som følge af, at celledelingen man fremskynder i laboratoriet, kommer ud af kontrol hos patienten. Uforudsete mutationer hos stamcellerne er også noget der kan også forekomme med tiden, hvilket også er en fare man endnu ikke ved nok om [12].

Forskerne mener dog, at alle disse udfordringer er overkommelige og, at stamceller dermed kan revolutionere behandlingen af mange sygdomme og som følge heraf kunne forlænge mange menneskers liv.

"Om nogle år bliver det sådan, at lægerne fra ortopæd-kirurgisk afdeling ringer til os og siger, at vi skal bruge nogle bruskceller til hr. Hansen på fredag, og en ny menisk i størrelse 12 til fru Nielsen. Og mavetarm kirurgerne sender en rekvisition på en halv lever,". Dette siger overlæge ved fertilitetsklinikken på Herlev Sygehus, Svend Lindenberg [13]. Når man læser hvad vi har gennemgået i denne opgave, føler man at dette ikke er utænkelig. Det er helt klart at brugen af stamcelle har et enormt potentiale.

Det skal dog også siges, at det på nuværende tidspunkt er begrænset hvad man kan gøre in vivo. Faktisk er Parkinson´s og visse blodsygdomme (f.eks. leukæmi) det eneste der er blevet behandlet med succes. Dette er sket ved hhv. transplantation af hjernevæv fra fostre og knoglemarvstranplantationer [15].

Det skal dog nævnes, at det man læser i f.eks. videnskabelige magasiner, er de vellykkede forsøg. De der har været mislykket, nævnes måske ikke. Endvidere bør man også være klar over at det er stor forskel mellem et vellykket forsøg og det, at skulle gentage det flere gange.

Det største potentiale inden for brugen af stamceller, ligger måske i navlestrengsblod. Her slipper man for afstødnings problemet i det, at man benytter patientens egne celler. Endvidere slipper man også for de etiske diskussioner som følger brugen af fosterceller. En sidste fordel ved brugen af stamceller fra navlestrengsblodet, er at disse er lette at finde sammenlignet med stamcellerne hos det "voksne" mennesket. I perioden 1994 til1996 blev der her i Danmark samlet ind og nedfrosset navlestrenge og moderkager fra 1500 børn i et offentlig projekt ledet af Peter Ebbesen. Dette projekt blev stoppet pga. pengemangel, men kører igen i Ålborg. Det virker imidlertid som om folk har tro på dette satsnings område. i f.eks. Tyskland modtager "banken" omkring 700 portioner navlestrengsblod hver måned [16].

En ting som kan siges med sikkerhed, er at stamcelle forskningen vil fortsætte på fuldt blus i mange år fremover. Nye opdagelser vil garanteret blive gjort. Vi må vente i spænding…

8. Kilder

1. Etisk råd: "Kloning - Udtaleser fra Det Etiske Råd og Det Dyreetiske Råd" Kan findes på hjemmesiden http://www.etiskraad.dk/publikationer/kloning2001/kap02.htm http://www.jesh.suite.dk/genes/kloning.htm.

2. National institute of health: Stem cells: A primer. Kan findes på hjemmesiden http://www.nih.gov/news/stemcell/primer.htm.

3. Ellen Holm Nielsen — CD-ROM, Almen histologi/Almen embriologi.

4. Rapport udgivet af National institute of health: Stem cells: Scientific progress and future research directions. Kapitel 3; The human embryonic stem cell and the human embryonic germ cell. Kan findes på webadressen: www.nih.gov/news/stemcells/scireport.htm.

5. Albert, B., Bray, D., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. og Watson, J.D.; Molecular Biology of the cell. Third edition.

6. Geneser, F. Histologi — På molekylærbiologisk grundlag [2002].

7. Amit, M. Carpenter, M.K., Inokuma, M.S. Chiu, C.P., Harris, C.P., Waknitz, M.A., Itsovitz- Eldor, J., og Thomson, J.A. [2000] Clonally derived human embryonic stem cell lines maintain pluripotency and proliferative potential for prolonged periods of culture.

8. Hjemmesiden for Vita34 (tysk stamcellebank).

9. Jensen, H.: Indsigt: Dansk stamcelleforskning på vej frem. Artikel fra Ingeniøren 14. September 2001, 1. Sektion side 10.

10. National academy of science, institute of science: Public funding of stem cell recearch enhances likelihood of attending medical breakthroughs. Kan findes på hjemmesiden. www4.nationalacademies.org/news.nsf/isbn/0309076377?OpenDocument

11. SCRF Home: About SCRF. Kan findes på hjemmesiden www.celltherapyresearch.org/FAQ.htm.

12. Stem Cell Therapy: The ethical issues. Kan findes på hjemmesiden

13. Polinfo: Frendved Hansen, Charlotte : Danske forskere vil gro organer fra Stamceller. Kan findes på hjemmesiden search.polinfo.dk/servlet/www_polinfo?state=doc&page…

14. Kræftens bekæmpelse hjemmeside: www.cancer.dk.

15. Gesine Paul, Jia-Yi og Patrik Brundin: Stem cells: Hype or Hope, Drug Discovery Today vol. 7, nr. 5, marts 2002

16. Grund, Jens, Thye-Petersen, Christian: Stamceller som livsforsikring, Jyllandsposten, august 200

17. Lopez, K. The Truth about Stem Cells, an interview with Dr. David Prentice, Kan findes på hjemmesiden www.nationalreview.com/interrogatory/interrogatory022601a.shtml

18. The oncology nursing society: http://www.ons.org/xp6/ONS/Library.xml/ONS_Publications.xml/ONF.xml/ONF1993.xml/ September.xml/Members_Only/Article_7.xml#b

back to www.ana-marija.com main page