Stamceller fortryder fødselsdefekter

Ved at injicere stamceller direkte i hjernen har forskerne med succes vendt neurale fødselsdefekter hos mus, hvis mødre fik heroin under graviditeten. Selvom de fleste af de transplanterede celler ikke overlevede, fik de hjernens egne celler til at udføre omfattende reparationer.

Reparation af skader: Neurale stamceller, mærket grønt med et fluorescerende farvestof, er blevet transplanteret blandt hjernecellerne (røde) hos en mus født med hjerneskade, efter at dens mor fik heroin under graviditeten. Transplantationer som denne så ud til effektivt at vende de cellulære, biokemiske og adfærdsmæssige defekter, som heroin-beskadigede mus lider af.

Transplanterede stamceller har tidligere vist sig lovende i at vende hjerneskade forårsaget af slagtilfælde såvel som af neurologiske sygdomme som Parkinsons, Alzheimers og Huntingtons. Men deres anvendelse til behandling af fødselsdefekter er relativt ny. I de senere år har en håndfuld forskerhold udviklet stamcelle-baserede terapier til gnavere med reelle eller simulerede fødselsdefekter i hjernen.

Joseph Yanai , direktør for Ross Laboratory for Studies in Neural Birth Defects ved Hebraisk Universitet-Hadassah Medical School , i Jerusalem, siger, at stamcelleterapier er ideelle til behandling af fødselsdefekter, hvor skademekanismen er mangefacetteret og dårligt forstået. Hvis du bruger neurale stamceller, siger Yanai, er de dine små læger. De leder efter defekten, de diagnosticerer den, og de differentierer i, hvad der skal til for at reparere defekten. De gør mit arbejde på en måde.

Yanai og hans kolleger begyndte med mus, der var blevet udsat for heroin i livmoderen. Disse mus lider af indlæringsproblemer; når de for eksempel placeres i en tank med grumset vand, tager de længere tid end normale mus om at finde tilbage til en neddykket platform. Og i deres hippocampus - et område af hjernen forbundet med hukommelse og navigation - forstyrres kritiske biokemiske veje, og færre nye celler produceres.

Alle disse problemer bliver hurtigt løst, når forskerne injicerer neurale stamceller afledt af embryonale mus i hjernen på de heroin-eksponerede dyr. Når de svømmede, indhentede de behandlede mus deres normale modstykker, og deres cellulære og biokemiske underskud forsvandt. Yanai annoncerede disse resultater i 2007 og 2008 .

Sådanne dramatiske resultater var overraskende i betragtning af, at kun en brøkdel af en procent af de transplanterede stamceller overlevede inde i musenes hjerner. Men de er i overensstemmelse med en ny konsensus om, hvordan voksne stamceller udfører deres mange funktioner gennem såkaldte bystander- eller chaperone-effekter. Ud over blot at generere erstatninger for beskadigede celler, synes stamceller at producere signaler, der ansporer andre celler til at udføre normal organvedligeholdelse og igangsætte skadeskontrol.

Chaperone-effekten er et vigtigt aspekt af stamcellebiologi, der simpelthen er blevet underkendt, siger Evan Snyder , som leder stamcelleforskningscentret ved Burnham Institute for Medical Research, i Californien, og hvis forskergruppe opfandt begrebet i 2002. Det kan faktisk være den lavthængende frugt i stamcellefeltet – ved at udnytte dette, og ikke det celleudskiftningsaspekt, som vi altid troede ville være nøglen til stamcellebiologi i regenerativ medicin.

Cesar Borlongan, professor og næstformand for forskning i afdelingen for neurokirurgi ved University of South Florida College of Medicine , bruger en anden model til at udforske brugen af ​​stamcellebehandling til hjerneskadede spædbørn. Ved bevidst at begrænse blod- og ilttilførslen til hjernen på nyfødte rotter simulerer han og hans kolleger virkningerne af et spædbarns slagtilfælde – en ødelæggende begivenhed, der forårsager uhelbredelig hjerneskade hos nyfødte mennesker.

Ligesom Yanai fandt Borlongan ud af, at indsprøjtning af stamceller i de kompromitterede rotters hjerner vendte nogle af de adfærdsmæssige mangler set før behandlingen. For eksempel kunne de behandlede rotter balancere i længere perioder på en roterende stang.

For at bringe denne form for terapi tættere på kliniske test hos mennesker har Borlongan eksperimenteret med at administrere stamcellerne intravenøst. Sidste juli, i online-versionen af Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism , meddelte han og hans kolleger, at transplanterede stamceller gav det samme resultat hos rotter, uanset om de blev givet intravenøst ​​eller injiceret direkte i hjernen.

Yanai har haft lignende succes med intravenøs administration i sin heroineksponeringsmodel, som han planlægger at annoncere på dette års årlige møde i International Society for Stamcelleforskning , i Barcelona.

De injicerede stamceller er i stand til at migrere fra blodbanen til hjernen af ​​to årsager, siger Borlongan. Først udsender den skadede hjerne kemiske signaler, der rekrutterer cellerne. Og for det andet kan hjerneskade kompromittere blod-hjerne-barrieren, som normalt regulerer, hvilke stoffer der kan krydse tærsklen ind i hjernen.

Ikke alle er dog begejstrede for den intravenøse tilgang. Darwin prockop , direktør for Institut for Regenerativ Medicin ved Texas A&M Health Science Center College of Medicine, advarer om, at de injicerede celler kan sætte sig fast i andre organer - især lungerne - og forårsage uønskede og endda dødelige bivirkninger. Og ifølge Evan Snyder kan det være unødvendigt at gå ind gennem blodbanen; hans gruppe har ikke set nogen større risici forbundet med direkte hjerneinjektion, en vej som han anser for at være klinisk mulig hos mennesker.

Men alle disse terapier involverer at indføre fremmede celler i kroppen og risikerer derfor at fremkalde et potentielt farligt immunrespons. I de fleste undersøgelser til dato er de behandlede gnavere doseret med kraftige immunsuppressiva. Yanai udforsker i øjeblikket personlige behandlinger for at omgå dette problem: celler udvindes fra dyret, der skal behandles, lokkes til at vende tilbage til en stamcelle-lignende tilstand og derefter transplanteres. Fordi de stammer fra det behandlede dyr, genkendes cellerne som sig selv og ignoreres af immunsystemet.

For nylig har Borlongan fundet ud af, at immunsuppressiva er unødvendige i spædbørns-apopleksimodellen. Fordi han behandler gnaverne i en meget ung alder, virker deres stadig umodne immunsystem relativt uberørt af de transplanterede stamceller. Borlongan bemærker, at et lavt immunrespons faktisk kan være nyttigt: ved at skære ned på antallet af celler, der overlever på lang sigt, kan det reducere chancen for, at injicerede celler vil reproducere sig ukontrolleret og danne tumorer.

Ikke desto mindre er risikoen for tumorer ifølge Prockop en alvorlig bekymring med enhver stamcellebaseret terapi. Og selvom han er optimistisk med hensyn til fremtiden for celleterapier til behandling af en lang række sygdomme, opfordrer han til forsigtighed og samvittighed, når man overvejer alvorlige fødselsdefekter. Den store fare er, at man kan tage et barn, der kan være dømt til at dø om nogle år, og gøre det barn til en livslang invalid, som har brug for fortsat sygepleje, siger han. Så udsigterne, hvis du tænker grundigt over dem, er ekstremt bekymrende. Hvis du ikke får en fuldstændig kur, kan du forårsage mere skade end gavn.

skjule