Stamceller

Stamceller er en unik type celler som er ansvarlige for reparasjon av skade og vedlikehold av vev i kroppen. Forskere håper at stamcellene kan brukes til å kurere stadig flere sykdommer og til å lage nye organer. Men forskning på slike celler har vært omstridt i flere tiår.

 

Når et menneskeembryo er fem til seks dager gammelt, består det av et lite antall stamceller. Under resten av fosterutviklingen utvikler stamcellene seg til alle deler av et menneske. Disse stamcellene er derfor opphavet til alle spesialiserte kroppsceller, som muskel-, blod-, og nerveceller. Etter at vi er født, har vi stamceller i alle organer og vev. Hver dag dør tusenvis av celler. Stamcellene er ansvarlige for å produsere nye celler, og på den måten reparere og vedlikeholde organene våre.

I motsetning til mer spesialiserte celler, har stamceller har en unik evne til å dele seg mange ganger uten å eldes. De ligger som oftest i dvale og deler seg bare en sjelden gang, kanskje bare én gang i måneden. Når en stamcelle deler seg, kan det bli dannet to nye, like stamceller. Det kan også bli dannet én ny stamcelle og én «vanlig» celle, som deretter igjen deler seg videre om og om igjen slik at det kan bli dannet tusenvis av spesialiserte celler fra én og samme stamcelle. Disse cellene har mistet noen av stamcellens egenskaper på veien og har ikke «evig liv», slik som stamcellene.

 

Det finnes flere typer stamceller, blant annet embryonale stamceller som bare eksisterer tidlig i fosterutviklingen, i tillegg til flere typer voksne  (adulte) stamceller som finnes i forskjellige typer vev.

Hvordan brukes stamceller?

Siden stamceller fra embryo har mulighet til å utvikle seg til hvilken som helst av kroppens celler, arbeider mange forskere med å utvikle behandlinger hvor celler som er ødelagt av sykdom eller ulykker, kan erstattes ved hjelp av stamceller.
Man prøver også å lage nye organer og kroppsdeler, som hud og beinbiter, med stamceller. Slik kan vi få mulighet til å behandle sykdommer og tilstander som det i dag ikke finnes gode behandlingsmetoder for. Men det er viktig å være klar over at veien fra forskningslaboratoriene til behandling av pasienter, er lang og vanskelig.

Stamcelleforskning, hvor det brukes stamceller fra embryo, er omdiskutert. Det er fordi disse befruktede eggene teoretisk kunne blitt til barn, og noen mener derfor det er uetisk å bruke dem til forskning.

Hvilke stamceller finnes?

Illustrasjonsfoto av øye.

En av kroppsdelene forskere forsøker å dyrke ved hjelp av stamceller, er hornhinnen i øyet. I dag er det mangel på hornhinner til transplantasjon for pasienter som risikerer å tape synet.

Overalt i kroppen hvor det dannes nye celler, finnes det stamceller. Stamcellene har imidlertid litt ulike egenskaper, avhengig av hvor de befinner seg.

1) Embryonale stamceller
Embryonale stamceller er godt egnet til å forske på. Det er stamceller som er hentet ut fra et befruktet egg noen dager etter at egget og sædcellen har smeltet sammen. Embryonale stamceller er såkalt pluripotente Pluripotente stamceller. Det betyr at de kan utvikle seg til de over 220 ulike celletypene som finnes i et menneske. De kan vokse og dele seg i en skål på laboratoriet i årevis uten at de begynner å utvikle seg til mer spesialiserte celler. Takket være forskning på stamceller fra embryo har vi fått mye kunnskap om hva som skjer de første dagene i menneskets utvikling. I tillegg er det etablert metoder som får stamcellene til å spesialisere seg til blant annet blodårer og hud-, lever-, nerve- og hjertemuskelceller i laboratoriet.

En utfordring ved å bruke embryonale stamceller for å behandle mennesker er at immunsystemet kan avvise cellene siden de ikke kommer fra pasientens egen kropp. De embryonale stamcellene som forskere bruker hentes ut fra det befruktede egget på blastocyststadiet, og inne i ballen finnes de få embryonale stamcellene som vil produsere alle cellene som til slutt blir det nye individet.

Gjennombruddet for forskning på embryonale stamceller kom i 1998. Da ble det for første gang isolert celler fra blastocyster som stammet fra befruktede egg fra mennesker. Det ble brukt embryo som var til overs etter assistert befruktning. Oppdagelsen førte til stor optimisme i forskningsmiljøene, men også mye debatt rundt de moralske og etiske følgene av å bruke embryonale stamceller.

2) Voksne stamceller
Stamceller som finnes i vev hos mennesker etter at de er født, kalles voksne (adulte) eller multipotente stamceller og kan bare utvikle seg til et begrenset antall andre typer celler. I hver vevstype er det veldig små mengder med voksne stamceller. I beinmargen er for eksempel bare 1 av 10 000 beinmargceller en stamcelle, og antallet minsker med alderen. Stamceller i voksent vev kan aktiveres ved skade eller sykdom. I hovedsak kan stamceller i et vev lage cellene i det vevet. For eksempel kan stamceller i beinmargen lage alle de ulike blodcellene, stamceller i muskel kan lage muskelceller, mens stamceller i hjernen kan lage ulike typer nerveceller. 

Det har vært forsket på voksne stamceller fra mennesker og dyr i over 50 år, og stamcellene har vært brukt i kreftbehandling i flere tiår. Beinmargen var ett av de første organene man observerte stamceller i, og beinmargstransplantasjon er etablert behandling for forskjellige typer kreft, blant annet leukemi (les mer under fanen fordypningsstoff). Bruk av voksne stamceller er ikke omstridt slik pluripotente stamceller er. Det er fordi disse stamcellene blir som oftest hentet fra voksne individer. Voksne stamceller har imidlertid ikke like stort potensial for ulike typer bruk som pluripotente stamceller. I tillegg kan det være vanskelig både å isolere og dyrke voksne stamceller i laboratoriet. På grunn av dette har stamcelleterapi med voksne stamceller, blant annet for hjerteinfarkt og diabetes, så langt vært mislykket.

3) Stamceller fra navlestrengsblod

Ved fødselen inneholder navlestrengen og morkaken blod fra fosteret. Dette blodet har høy konsentrasjon av voksne blodstamceller som er av samme type som dem vi finner i beinmargen til fødte mennesker.

Antall stamceller som kan isoleres fra én navlestreng/morkake, regnes i dag som for få til å kunne behandle voksne mennesker. Det forskes imidlertid på ulike måter å få flere stamceller på, slik at også voksne kan behandles. I flere land, for eksempel USA og Sverige, er det opprettet offentlige blodbanker som lagrer navlestrengsblod til bruk for dem som måtte ha nytte av det.

4) Stamceller fra aborterte fostre
Fostre inneholder både de stamcelletypene som finnes i fødte mennesker, og de som finnes i blastocyster. Fostre er ikke så mye brukt i forskning, blant annet fordi embryonale stamceller er lettere å dyrke i laboratoriet. I tillegg mener flere at det er etisk vanskeligere å forsvare forskning på stamceller fra aborterte foster.

 

Fremstilling og bruk av embryonale stamceller

Fremstilling og bruk av embryonale stamceller. (Foto: iStock/Illustrasjon: Elisabeth Larsen, Bioteknologirådet.)

Induserte pluripotente stamceller

På grunn av de etisk vanskelige sidene ved å bruke stamceller fra embryoer har forskere forsøkt å finne alternative måter å lage pluripotente stamceller på. I 2006 ble en hel forskningsverden overrasket over hvor enkelt det var. En japansk forskningsgruppe klarte å omdanne vanlige kroppsceller fra mus til å bli pluripotente stamceller i laboratoriet. Hudcellene ble reprogrammert til å bli stamceller.

To år senere laget de samme forskerne pluripotente stamceller fra mennesker. De skar ut en hudbit fra ansiktet til en 36 år gammel kvinne og lot hudcellene gro i en skål. Forskerne brukte virus til å sette inn fire ulike gener i cellene og lot cellene vokse videre. Forskerne hadde vist tidligere at de fire genene er helt sentrale i embryonale stamceller. I løpet av tre uker ble hudcellene omprogrammert til uspesialiserte stamceller, som de hadde vært på embryostadiet for nesten 37 år siden. I prosessen hadde de tilførte genene fått DNA til å skru på gener som er aktive i stamceller. Stamceller som lages på denne måten, kalles  induserte pluripotente stamceller (forkortes ofte til iPS-celler). Shinya Yamanaka, som ledet den japanske forskningsgruppen, fikk Nobelprisen i medisin i 2012 for oppdagelsen. Aldri tidligere i Nobelprisens historie har det gått så kort tid mellom en oppdagelse ble gjort på laboratoriet til utdeling av prisen.

I midten av bildet ser vi en ansamling induserte pluripotente stamceller (iPS-celler), dyrket frem fra hudceller. Dette er de første iPS-cellene som ble laget av menneskeceller, arbeidet ble publisert av en japansk forskergruppe i 2007. (Foto: AFP/Scanpix.)

I 2009 ble Tiny født, den første museungen som er laget av en hudcelle. Dermed var det bevist at Yamanakas omprogrammerte hudceller har evne til å utvikle seg videre til alle typer celler og virker som embryonale stamceller.

Det er høye forventninger til at iPS-celler kan brukes som medisinsk behandling på mennesker, men først må det dokumenteres at det er trygt å bruke dem. I medisinsk behandling har de omprogrammerte cellene en fordel i forhold til embryonale stamceller. Fordi cellene kan hentes fra pasientens egne celler, vil ikke pasientens immunforsvar støte fra seg iPS-cellene. På denne måten slipper pasientene livslang bruk av immundempende medikamenter.

 

Hva brukes iPS-celler til i dag?

Det har blitt laget iPS-celler fra pasienter med en rekke ulike sykdommer, blant annet Parkinsons sykdom, diabetes og Huntingtons sykdom.

På kort sikt er den største gevinsten med induserte pluripotente stamceller at de gir oss et unikt verktøy i laboratoriet for å forske på mekanismer for sykdommer, og hvordan cellene reagerer på forskjellige nye medisiner. Resultatene fra mange prosjekter er lovende og kan føre til at vi finner nye behandlingsformer for mange alvorlige sykdommer. Bruk av stamceller kan redusere bruken av dyr for slike formål og bidra til at legemidler med alvorlige bivirkninger ikke blir prøvd ut på dyr og mennesker.

Shinya Yamanaka har startet et stort prosjekt i Japan hvor han og kollegaene bygger opp en stor iPS-stamcellebank med celler fra noen få donorer, ikke ulikt slik en blodbank fungerer. Donorene er i dette tilfellet valgt fordi de har celler som immunforsvaret reagerer svakt mot. Målet er at iPS-cellene i banken kan brukes som utgangspunkt for å utvikle ulike typer vev, blod og celler som kan settes inn i andre pasienter.

 

Miniorganer

Noe av det mest spennende innen stamcelleforskning for tiden er at forskere har laget bittesmå hjerner, nyrer, lunger og lever ved hjelp av stamceller. De små organene ser ikke ut som organer vanligvis gjør, men de inneholder mange av de samme cellene. Det gjør at miniorganene er verdifulle i medisinsk forskning for å finne mer ut om hvordan et organ virker og teste ut medisiner.

Et eksempel på hvor nyttige miniorganer er kom i 2015, da tre studenter klarte å lage hundrevis av små minihjerner. Disse minihjernene vokste akkurat slik som hjernen til et foster vokser under graviditeten. Da studentene infiserte minihjernene med zika-virus, observerte de at viruset dreper en spesiell type stamceller. Det forklarer hvorfor babyer som er født etter en zika-infeksjon under graviditeten mangler deler av hjernen, fordi viruset har drept stamcellene som skulle utvikle seg til akkurat den hjernedelen.

 

Regulering av forskning på stamceller

I flere land, som i Norge, kan personer som får assistert befruktning donere overskuddsembryoer til forskning, som et alternativ til at de blir kastet. I Norge ble det lov å forske på embryonale stamceller i 2008. De fleste andre land i Europa og USA åpnet opp for forskning noen år tidligere.

Mange godtar at forskere tar ut og forsker på stamceller fra slike embryoer, siden embryoene likevel skal bli destruert. Embryoene blir ødelagt når stamcellene tas ut. Noen mener derfor at det er feil å bruke embryo for å få celler til forskning – uavhengig av hva som ellers ville skjedd med embryoene.

I Norge og i mange andre land er det lov å forske på hele embryoer fram til 14 dager etter befruktning. Den grensen ble valgt fordi de første nervecellene dannes rett etter dag 14. Embryoer kan derfor ikke kjenne smerte før etter dag 14.

Stamceller i fremtiden

Forskere håper at stamceller i framtida kan brukes i behandling av sykdommer som Parkinsons sykdom, Alzheimers sykdom, hjerteinfarkt, slag og diabetes. Forståelse av stamceller har også vist seg viktig for å forstå hvordan kreft utvikler seg. I en kreftsvulst er det mange ulike typer celler, blant dem en liten gruppe stamceller. Stamcellene er essensielle for at kreftsvulsten kan utvikle seg. De kalles kreftstamceller, og har blitt identifisert i blant annet hjerne-, bryst- og lymfekreft. Dersom man behandler kreft med stråling eller legemidler, kan det være at kreftstamcellene overlever og sørger for at kreften kommer tilbake. Vi trenger derfor mer kunnskap om hva som skal til for å ta knekken på kreftstamcellene, og om hvordan og hvorfor celler deler seg og dør, både på normalt og unormalt vis.

Mye forskning foregår også på å bruke stamceller som utgangspunkt for å lage nye organer, såkalt 3D-printing. Flere mennesker dør hvert år i Norge i organkø. Ved å lage nye organer basert på stamceller håper man å redde liv.

 

 Kan stamceller brukes i assistert befruktning?

I mus er det vist at iPS-celler kan bli til både egg og sædceller. Når disse kjønnscellene befruktes på laboratoriet og settes inn i en surrogatmus, er det blitt født normale museunger. Det betyr at hudceller kan omprogrammeres til kjønnsceller og brukes i assistert befruktning. Hvis det blir mulig i mennesker, kan det endre assistert befruktningsfeltet slik vi kjenner det.

Kinesiske forskere har også vist at to hunnmus kan få barn sammen. Forskerne hentet ut et egg fra den ene musen og en spesiell type stamcelle fra den andre musen, en såkalt haploid stamcelle. Haploide stamceller har bare halvparten av kromosomene vi har i vanlige celler, akkurat som i egg og sædceller. Vanlige celler har 46 kromosomer, mens egg og sædsceller har bare 23 kromosomer. Det er fordi ved befruktning smelter to kjønnsceller sammen og danner et individ som får samme antall kromosomer som normale celler.

Selv om metoden de kinesiske forskerne har brukt kanskje ikke blir mulig med menneskeceller, viser det at stamcelleforskningen kan gi muligheter og etiske utfordringer som det er viktig å diskutere. Hvis denne metoden en gang i fremtiden blir en realitet, kan det bli mulig for par med samme kjønn å få et biologisk barn.

Spørsmål til diskusjon:

 

  • Er det riktig å bruke befruktede egg som er til overs etter assistert befruktning for å utvinne embryonale stamceller til forskning eller behandling?
  • Dersom det eneste formålet med befruktningen er å utvinne stamceller som kan brukes til forskning eller behandling, er det riktig å befrukte et egg slik at det har potensial til å bli til et individ?
  • Er det greit å bruke stamceller i behandling av sykdom dersom vi ikke har fullstendig kunnskap om risikoen for bivirkninger, slik som kreft, på lang sikt?
  • Er det riktig å la være å bruke stamceller fra befruktede egg dersom det kan behandle mennesker og redde liv?
  • Bør samfunnet tillate at hudceller kan brukes til å lage egg og sædceller hvis det viser seg at metoden er trygg?
  • De kinesiske forskerne lagde avkom med to hunnmus. Hvis det i fremtiden blir mulig å gjøre det samme med mennesker, bør vi som samfunn si ja eller nei til en slik utvikling?

 

Innholdet på denne siden ble sist oppdatert i februar 2019.

Send oss en epost hvis du har spørsmål eller kommentarer til innholdet.

Siden ble opprettet: 07.07.2010. Siden ble oppdatert: 01.03.2019

© 2019 Bioteknologirådet. | Design: Tank - Utviklet av: Spekter