Læknablaðið - 15.01.2003, Blaðsíða 44

FRÆÐIGREINAR / STOFNFRUMUR
endurforrita kjarna fullorðinna fruma þannig að þeir
geta myndað allar frumur líkamans. Einnig hafa ný-
legar rannsóknir á vöðvafrumum í rækt sýnt að unnt
er að fá þær til að afsérhæfast og síðan sérhæfast í
ýmsar frumugerðir auk vöðvafruma (2).
Rannsóknir á stofnfrumum úr fósturvísum eiga sér
langa sögu og í gegnum tíðina hafa orðið til mis-
munandi stofnfrumulínur, allar með sína sérstöku
eiginleika. Flestar þessara frumna hafa verið ræktað-
ar úr fósturvísum músa. Yfirleitt er hæfileiki stofn-
frumna úr fósturvísum til að sérhæfast í hinar ýmsu
frumutegundir prófaður á þrennan hátt: I fyrsta lagi
er athugað hvort frumurnar geti sérhæfst í hin þrjú
kímlög fóstursins (miðlag, útlag, innlag) í frumurækt.
í öðru lagi er prófað hvort frumurnar geti myndað
furðuæxli (teratocarcinoma) þegar þeim er komið fyrir
í músum. Furðuæxli eru krabbamein sem oft geyma
sérhæfða vefi (jafnvel hár eða tennur) en þannig er
geta frumnanna til að sérhæfast könnuð. í þriðja lagi
er prófað hvort frumurnar geti tekið þátt í myndun
allra frumugerða (þar með talið kynfrumna) í músum
með myndun blendinga (chimeras). Frumunum er þá
komið fyrir í kímblöðru fósturvísis músar sem síðan er
komið á legg og athugað hvort stofnfrumurnar lögðu
sitt til myndunar allra vefja dýrsins sem til varð.
Um 1970 tókst að rækta svokallaðar Embryonic
Carcinoma (EC) frumur úr furðuæxlum sem fundust
í eistum músa (3). Frumur þessar líkjast fósturfrum-
um í útliti og eru ósérhæfðar, þær er auðvelt að rækta
auk þess sem þær geta sérhæfst í ýmsar frumugerðir.
Ef frumum þessum er blandað við kímblöðru fóstur-
vísa músa verða til blendingar (chimeras) og geta EC
frumumar tekið þátt í myndun allra vefja nema kyn-
frumna. Frekari rannsóknir leiddu í ljós að frumur
þessar eru áhugaverðar en hafa takmarkað notagildi
þar sem flestar þeirra eru mislitna (aneuploid). Auk
þess eiga þær uppruna sinn í krabbameinum og koma
því ekki úr eðlilegu umhverfi.
Árið 1981 tókst tveimur rannsóknahópum að út-
búa stofnfrumur úr innanfrumumassa músafóstur-
vísa á kímblöðrustigi (4,5). Innanfrumumassi fóstur-
vísis eru einsleitar ósérhæfðar frumur sem þroskast
smám saman í hið eiginlega fóstur. Utan um þær er
þunnt frumulag sem nefnist trophoectoderm og mynd-
ar fylgjuna á síðari stigum þroskunar. Fram til þessa
hafði ekki tekist að viðhalda frumum úr innanfrumu-
massa í ósérhæfðu ástandi í rækt en bæði Evans og
Kaufman (5) og Martin (4) tókst að rækta Embry-
onic Stem (ES) frumur úr innanfrumumassa með því
að rækta frumurnar á „feeder“ stoðfrumum (sjá skil-
greiningar) auk 2-mercaptoethanols og 10-20% kálfa-
sermis. Línur af ES-frumum voru útbúnar með því að
viðhalda þeim frumum sem virtust ósérhæfðar en
henda hinum. Til að halda ES-frumum ósérhæfðum
verður að rækta þær með stoðfrumunum eða með
vaxtarþættinum LIF (leukemia inhibitory factor). Ef
stoðfrumur eða LIF vantar í ætið, sérhæfast ES-frum-
umar fljótlega í hinar ýmsu frumugerðir. Rannsóknir
sýndu að ES-frumurnar eru fjölhæfar í öllum þremur
sérhæfniprófunum og gátu meira að segja myndað
kynfrumur í blendingum. Hvorki ES-frumur né frum-
ur úr innanfrumumassa geta þó sérhæfst í þær frumur
sem mynda trophectoderm frumulagið og teljast því
fjölhæfar en ekki alhæfar. ES-frumumar eru eðlileg-
ar hvað litningasamsetningu varðar. Þegar þær taka
þátt í myndun kynfrumna hefur erfðaefni ES-frumn-
anna verið flutt yfir í næstu kynslóð og hefur þessi
eiginleiki verið mikið notaður til að útbúa erfða-
breyttar mýs þar sem unnt er að breyta erfðaefni ES-
frumnanna að vild.
Þriðja gerðin af stofnfrumum úr fósturvísum var
útbúin 1992 með því að rækta forvera kynfrumna
(primordial germ cells), en þær má finna í kynkambi
(gonadal ridge) fósturvísisins á ákveðnu stigi þrosk-
unar (6,7). Þessir forverar kynfrumna myndast snemma
í þroskun músarinnar en kynkamburinn sjálfur verð-
ur þó ekki til fyrr en síðar. Stofnfrumur sem ræktaðar
eru úr kynkambi nefnast Embryonic Gonadal (EG)
frumur og eins og ES-frumur þurfa þær stoðfrumur,
LIF og serum til vaxtar en auk þess þurfa þær vaxtar-
þættina Mast cell Growth Factor (MGF) og bFGF
(basic Fibroblast Growth Factor). Frumur þessar eru
fjölhæfar og að mörgu leyti hafa þær svipaða eigin-
leika og ES-frumur. Þær geta meðal annars tekið þátt
í myndun kynfrumna í blendingsfóstri.
Þessar þijár gerðir af stofnfrumum, EC-, ES- og
EG-frumur, en þó einkum þær tvær síðastnefndu, hafa
verið mikið notaðar til rannsókna á fjölhæfi frumna í
músum. Sem dæmi má nefna að nýlega voru ES-frum-
ur notaðar til að útbúa eðlilega starfhæfar dópamín-
myndandi frumur í músamódeli fyrir Parkinsons sjúk-
dóm (8). Einnig tókst Rideout og fleiri (9) að mynda
blóðmyndandi stofnfrumur úr ES-frumum og laga
með því ákveðinn erfðagalla músanna. Af þessu er
ljóst að í músum hafa frumur þessar skapað spennandi
möguleika. Einnig er ljóst að af rannsóknum þessum
má ýmislegt læra um notkun stofnfrumna til lækninga.
En hvað um stofnfrumur úr fósturvísum manna?
Fyrir um fjórum árum síðan tókst James Thomson og
fleiri (10) að rækta ES-stofnfrumur úr fósturvísum
manna á kímblöðru stigi. Fósturvísarnir sem notaðir
voru í þessum tilraunum voru fósturvísar sem höfðu
orðið til við glasafrjóvganir en átti ekki að nota frek-
ar og voru því gefnir til rannsókna með upplýstu sam-
þykki. Ræktun stofnfrumna úr fósturvísum manna fór
fram á svipaðan hátt og ræktun ES-frumna úr músum:
innanfrumumassinn var skorinn frá og frumumar rækt-
aðar á stoðfrumum úr músum í návist valinna vaxt-
arþátta. Valið var fyrir ósérhæfðum frumum sem líkj-
ast ES-frumum músa og tókst að rækta nokkrar línur
slíkra frumna úr mannafóstrum. Þessar fyrstu ES-
frumur sem voru útbúnar úr mönnum kröfðust þess
að þær væru ræktaðar á stoðfrumum en nýlega hefur
tekist að rækta ES-frumur manna án stoðfrumna en í
44 Læknablaðið 2003/89