Læknaneminn - 01.04.2007, Page 116

Rannsóknararein
kímblöðrustigi fyrir í legi konu og fá þannig barn sem er
með sama erfðamengi og kjarnagafinn, líkt og var gert
með kindina Dollý. Slíkt nefnist einræktun í æxlunarskyni.
Það kemur því ekki á óvart að rannsóknirnar veki upp hörð
viðbrögð enda snerta þær grundvallarspurningar um
upphaf lífsins og helgi þess.
Vefjasértækar stofnfrumur (adult stem cells)
Vísindamenn hafa lengi reynt að skilja hvers vegna sumir
vefir hafa hæfileika til viðgerða, t.d. húð og smáþarmar, en
aðrir ekki. Margir telja að svarið felist í svokölluðum
vefjasértækum stofnfrumum sem eru ósérhæfðar og
uppfylla skilyrðin um að geta viðhaldið sjálfum sér í
frumurækt auk hæfileikans til að þroskast í tilteknar
frumugerðir. Stofnfrumur hafa fundist víða í vefjum
fullorðinna einstaklinga, t.d. í beinmerg, bandvef, æðum,
lifur, brjóstkirtli, húð og vissum hlutum heilans.
Vefjasértækar stofnfrumur eru almennt sjaldgæfar og oft
mjög erfitt að þekkja frá öðrum frumum og einangra þær.
Á íslandi fara fram athyglisverðar rannsóknir á stofnfrumum
úr brjóstkirtli í tengslum við brjóstakrabbamein (5).
Af vefjasértækum stofnfrumum hafa blóðmyndandi
stofnfrumur verið mest rannsakaðar. Slíkar frumur eru afar
fjölhæfar enda allar frumur blóð- og ónæmiskerfisins
upprunnar frá þeim. Þær hafa einnig mikla hæfileika til
frumufjölgunar og hefur verið sýnt fram á að stök fruma
getur endurmyndað allt blóðkerfið í kjölfar beinmergs-
ígræðslu. Algengast er að finna slíkar stofnfrumur úr
beinmerg en einnig í litlum mæli í blóði og naflastrengjum
(6). Þekkt klínísk hagnýting frumnanna er þegar beinmergur
er endurreistur eftir krabbameinsmeðferðir þar sem notast
er við geisla- og/eða stranga lyfjameðferð. Blóðmyndandi
stofnfrumur eru sem stendur eina tegund stofnfrumna
sem hefur fest sig í sessi hvað varðar meðferð sjúklinga.
Bakgrunnur verkefnis
Hjartavöðvafrumur
Drep í hjartavöðva þykir sterk ábending fyrir mögulega
framtíðarnýtingu stofnfrumna. Þroskaðar
hjartavöðvafrumur hafa afar takmarkaða fjölgunarhæfni
og ná ekki að bæta upp fyrir drep sem verður vegna
kransæðastíflu og tilheyrandi blóðþurrðar. Slíkt veldur oft
minnkaðri samdráttargetu sem endar í hjartabilun (7).
Sem stendur er hjartaígræðsla með gjafahjarta eina
meðferðarúrræðið í boði fyrir endastigs hjartabilunar-
sjúklinga. Sú meðferð stendur hins vegar fáum til boða.
Vegna þessa líta margir hýru auga til aðferða við að
framleiða starfhæfar hjartavöðvafrumur sem mætti ef til
vill nota til ígræðslu í sjúklinga og bæta þannig lífslíkur
þeirra (8).
Framkvæmdar hafa verið nokkrar klínískar tilraunir þar
sem vefjasértækum stofnfrumum, upphaflega úrbeinmerg,
hefur verið sprautað inn í kransæð sjúklinga sem hafa
fengið brátt hjartaslag (acute myocardial infarct). Hjá
mörgum sjúklingum varð aukning á samdráttarhæfni
vinstra hvolfs hjartans og markverð minnkun á stærð
dreps í vöðvanum (9). Bent hefur verið á ýmsar brotalamir
í þessum rannsóknum svo sem fáa sjúklinga. Einnig hafa
gagnrýnendur bent á að lítið er vitað um nákvæma verkun
stofnfrumnanna og gefið í skyn að hlutverk þeirra í batanum
sé ekki eins veigamikið og haldið er fram. Þeir sem eru
fylgjandi áframhaldandi klíniskum rannsóknum nefna hins
vegar að slæmar aukaverkanir séu ekki tölfræðilega
marktækar og að flest hjartalyf sem notuð eru í dag voru
prófuð á mönnum án ítarlegrar vitneskju um verkun þeirra,
aðra en bætta hjartastarfsemi.
Ekki sér fyrir endann á þessum deilum enda hófust
tilraunirnar á mönnum eftir miklar og endurteknar tilraunir
þar sem hjartaslag varframkallað í músum. Orlic og félagar
þóttu til að mynda árið 2001 ugglaust sýna fram á að
ígræddar ósérhæfðar stofnfrumur úr beinmerg umbreyttust
(transdifferentiated) í hjartavöðvafrumur sem bættu
starfsemi hjartans og voru niðurstöðurnar birtar í hinu
virta vísindatímariti Nature (10). Árið 2004 var þessi
kenning hins vegar afsönnuð í ítarlegri tilraun af
vísindamönnum við Stem Cell Center í Svíþjóð þar sem í
Ijós kom að eiginleg umbreyting á sér ekki stað heldur
samruni beinmergsstofnfrumna og hjartavöðvafrumna
(transfusion) og voru niðurstöðurnar birtar í Nature
Medicine (11). Þrátt fyrir þetta fara nú fram klíniskar
tilraunir í Þýskalandi þar sem beinmergsstofnfrumum er
komið fyrir í hjartavöðva sjúklinga sem hafa fengið drep í
hjartavöðva. Slíkar tilraunir voru til að mynda kynntar á
þingi Norræna Hjartaskurðlæknafélagsins sem haldið var á
íslandi í ágúst 2006 (12).
Innanfrumuboöleiðir og vaxtarþættir
Til þess að viðhalda ósérhæfðu ástandi eru stofnfrumur
úr fósturvísum (ES frumur) háðar ræktun á hjálparfrumum
(feeder cells=mouse embryonic fibroblasts). Þegar um er
að ræða ES frumur úr músafósturvísum (mES frumur)
geta þessar hjálparfrumur verið leystar af hólmi með
leukemia inhibitory factor (LIF). Sá vaxtarþáttur verkar
gegnum gpl30 viðtakann en hann virkjar umritunarþáttinn
STAT3. Sýnt hefur verið fram á að virkjun á STAT3 viðheldur
ósérhæfni (13). Vert er að hafa í huga að LIF hefur aðeins
áhrif þegar frumur eru ræktaðar í æti sem inniheldur sermi
en LIF og BMP vaxtarþættirnir eru saman nægilegirtil þess
að viðhalda stofnfrumum í ósérhæfðu ástandi þegarfrumur
eru ræktaðar í æti án sermis (14). í okkar verkefni var
notast við æti sem inniheldur sermi auk LIF og annarra
vaxtarþátta.
Hægt er að örva mES frumur til sérhæfingar með því að
fjarlægja LIF úr ætinu, og annaðhvort láta þær vaxa sem
eitt frumulag eða sem frumukúlur (embryoid bodies = EB).
Við notuðum EB aðferðina en hver EB innhiheldur misleitna
blöndu af frumugerðum (15). Slík uppsetning er í raun
einfalt og viðurkennt "in vitro" líkan til að rannsaka þá ferla
sem stjórna sérhæfingu og frumstig þroskunar sem
vanalega er ókleift að athuga í spendýrum.
/ / 6 Læknaneminn 2007