Stamcelle, umoden celle som finnes i alle planter, insekter og dyr, menneske inkludert, og skiller seg fra andre celler ved tre viktige egenskaper; de er uspesialiserte, kan fornye seg selv gjennom celledeling og de kan utvikle seg til spesialiserte celler med en bestemt funksjon.

Forskning på laverestående organismer har vist at disse utvikler seg fra stamceller som differensieres til vev med spesifikke funksjoner. På samme måte utvikler stamme, blader og blomst hos planter seg fra pluripotente stamceller i meristemet, og alle andre organismer fra og med de enkleste insekter til og med høyerestående pattedyr utvikler vev og organer etter samme prinsipp.

Videre er det vist at stamceller spiller en viktig rolle i organismens vedlikehold og fornyelse. Denne kunnskapen forsøker man i dag å utnytte for å reparere eller erstatte tapt funksjon hos mennesket.

Stamceller blir delt inn i fire kategorier basert på grad av differeringspotensial:

Totipotent stamcelle er en stamcelle som kan bli til alle kroppens celler og vev inklusive morkake. Eks. en befruktet eggcelle.

Pluripotent stamcelle er en celle som kan bli til alle kroppens celler unntatt morkake. Eks. embryonal stamcelle.

Multipotent stamcelle er en celle som kan bli til flere relaterte celler i et vev. Eks. blodstamceller som blir til røde blodceller, forskjellige hvite blodceller og blodplater.

Unipotent stamcelle er en celle som bare utvikler seg til en type spesialisert celle. Eks. muskelstamcelle.

Hos menneske er det tre hovedkilder for stamceller som er aktuelle i terapi og derfor gjenstand for stor forskningsaktivitet; embryonale stamceller, somatiske stamceller og stamceller fra navlesnorsblod eller placenta.

Når et egg blir befruktet, blir det aktivert til celledeling og differensiering. Etter ca. 1 uke er det dannet en såkalt blastocyst. Blastocysten består av en ytre vegg (trofoblast) og en indre cellemasse. Mens trofoblasten blir til placenta og navlesnor, vil cellene i den indre massen bli til selve fosteret. Cellene i den indre massen er pluripotente, og kan hver for seg utvikles til alle kroppens celler og vev. De har derfor fått betegnelsen embryonale stamceller (ES).

Embryonale stamceller fra mus er blitt isolert og anvendt i forskning fra midten av 1970-tallet, men det var først da James Thomson og hans kolleger i 1998 lyktes i å isolere humane ES (hES) oppmerksomheten for alvor ble rettet mot denne celletypen. Den økte oppmerksomheten skyldtes to ting: først og fremst disse cellenes potensial i regenerativ medisin, dernest at mange mener at utnyttelsen av overtallige befruktede egg ikke er forenlig med Bibelens lære om å verne om det ufødte liv. Andre religioner har ikke like sterke motforestillinger mot bruk av hES som kristendommen.

Utviklingen av hES har i tillegg til nye terapeutiske muligheter gitt medisinsk forskning anledning til å studere alle trinnene vi går gjennom fra embryonal stamcelle til terminalt differensiert celle/vev i kroppen på et molekylært nivå. Dette er kunnskap som bl.a. vil være viktig for å forstå sykdomsutvikling. Samtidig gir det mulighet for både å utvikle og teste effekten av nye medikamenter, og er derfor nå gjenstand for stor interesse hos de store multinasjonale selskapene som tradisjonelt utvikler terapeutika. Mens mye av medikamentutviklingen og testingen har vært utført i dyremodeller med de begrensningene dette gir med hensyn på virkning og toksisitet, ser nå industrien muligheter for utvikling av bedre terapeutika med mindre bivirkninger.

I motsetning til embryonale stamceller har stamceller hos fødte individer (somatiske stamceller) et mer begrenset utviklingspotensial og betegnes som multipotente (for eksempel blodstamceller) eller monopotente hvis de blir til kun én differensiert celletype.

Till og McCulloch var de første til å påvise at fødte individer hadde stamceller da de i 1960 kunne demonstrere at blodceller ble fornyet fra stamceller i beinmargen. Etter hvert er det vist at hud og tarm fornyes fra lokale stamceller på samme måte. I dag vet vi at alle vev i kroppen inneholder stamceller (se tabell).

Kroppens celler og vev har svært ulik levetid, fra ett døgn (enkelte blodceller) og opptil flere år (nerveceller). Det er lett å forstå at celler med kort levetid kontinuerlig må erstattes med nye celler. Den mest ekstreme etterfyllingen skjer fra blodstamceller i beinmargen der det produseres et sted mellom 1011 og 1012 nye celler hver dag. Denne etterfyllingen er mulig ved at blodstamceller differensieres ut i de retningene (linjene) som må til for å utvikle blodets forskjellige celletyper. Hver linje er underlagt sine spesifikke kontroller, som sørger for at det til enhver tid produseres riktig mengde celler.

Vi vet i dag at stamceller for nødvendig vedlikehold av skjelett, hud og tarm opererer på samme måte som for blod, men for andre organer som hjerne og hjerte har vi fortsatt utilstrekkelig kunnskap om og hvordan vedlikeholdet foregår.

Kroppens ulike stamceller kontrolleres av faktorer/celler i mikromiljøet rundt stamcellene. I dette miljøet bestemmes det om stamcellene skal holdes i hviletilstand, dele seg eller differensiere til andre celletyper. Når en stamcelle skal aktiveres til proliferasjonen og differensiering, vil både stamcellene og deres mikromiljø bli involvert. Vi vet ennå ikke i detalj hvordan de ulike stamcellene kontrolleres, men hos blodstamceller, som det er forsket mest på, er det i en tidlig fase av stamcelleutviklingen mot modne blodceller en molekylær dialog mellom stamcellen og osteoblaster i benmargen. Noen av de sentrale molekylene er karakterisert, men fortsatt er det mange ubesvarte spørsmål. I sin modning mot ferdige blodceller er blodstamcellen avhengig av kontakt med flere andre mikromiljøer før avkommene er klar for å entre blodbanen som funksjonelle blodceller.

I tillegg til å sørge for produksjon av fornyende vevsceller skal mikromiljøet også sørge for at stamcelleantallet ikke går ned, fordi dette ville kunne nedsette nødvendig vedlikehold av vev. Nyere data tyder på at stamcelletallet er lavere for enkelte stamcelletyper hos eldre mennesker enn hos unge (hjerte, skjelett).

Selv om de andre stamcellesystemene ikke på langt nær er like utforsket som blodstamcellene, tyder data på at de er underlagt lignende type kontroll gjennom sitt mikromiljø som blodstamcellene.

Med unntak av blodstamceller, som har vært i klinisk bruk siden 1975, er ingen andre stamcelletyper foreløpig i rutinemessig bruk i terapi. Forsøk i dyremodeller med sykdommer som Parkinsons sykdom, diabetes, hjerteinfarkt osv. har gitt lovende resultater, men det har vist seg at det har tatt mye lengre tid enn antatt før data fra dyremodeller kan tas i bruk i klinikk. Det skyldes flere forhold. Det er fortsatt vanskelig å isolere tilstrekkelig antall somatiske stamceller av ønsket renhet for de fleste typer stamceller. Videre er det ikke gode nok protokoller for dyrking av de fleste stamcelletypene man ønsker å anvende. Studier i dyremodeller indikerer at stamceller fra et vev eller organ kan differensieres til celler for et annet organ. Dette kalles plastisitet eller transdifferensiering og er et omstridt tema innen stamcelleforskning. Men det er likevel flere studier i gang hvor man med utgangspunkt i mesenkymale stamceller fra benmarg eller fettvev prøver å utvikle celler for bruk ved hjerteinfarkt. Siden mesenkymale stamceller er relativt lette å isolere og dyrke, er flere lignende studier i gang for andre sykdommer.

Til forskjell fra somatiske stamceller er hES en universalstamcelle som kan bli til alle vev samtidig som den er lett å dyrke til stort antall celler. Det er derfor store forventninger til at disse cellene skal kunne utvikles til celler og vev til bruk i pasienter. Studier med ES fra mus (mES) hadde vist at disse cellene kan differensieres til blodceller, nerveceller, hjertemuskel og insulinproduserende celler osv. Humane ES har vist seg å ha samme potensial, men vi har ennå ingen godkjente behandlingsprotokoller for celleterapi med utgangspunkt i slike celler. Det skyldes flere faktorer, men først og fremst tre forhold:

1) Når celler skal transplanteres, må de ha matchende vevstype med mottaker for ikke å bli avstøtt. Det begrenser bruken av disse cellene i terapi.

2) hES kan være genetisk ustabile ved dyrkning.

3) Når celler differensiert fra ES skal brukes i terapi, må det ikke finnes udifferensierte celler tilbake, fordi slike celler kan gi teratokarsinomer i mottaker.

Foreløpig er det bare ett firma i USA (Geron) som har søkt myndighetene (FDA) om godkjenning av en protokoll for å sette hES-deriverte celler inn i pasienter med ryggmargsskade (Fase I-studie). Siden ryggmarg er et immunpriviligert område, dvs. et område som ikke overvåkes av immunapparatet, kan man sette inn celler selv om vevstypen er forskjellig fra mottaker. Det samme vil gjelde hjerne, og vil derfor være neste organ som det søkes om godkjennelse for. Med de nevnte begrensningene i bruk er det ikke overraskende at den opprinnelig forventede bølgen av hES-baserte terapier har latt vente på seg.

Stamcellene som ligger i kroppens ulike vev, har vist seg å være av vital betydning for vevenes homostase. Hva så med hjerne, lunge osv. der det er påvist stamceller, men hvor vi fortsatt ikke har solid kunnskap om disse cellenes reproduserende rolle? Kan det tenkes at det vil være mulig å injisere en bestemt faktor som kan aktivere stamcellene endogent og at vi slik kan oppnå den nødvendige regenerering av ødelagt vev? Det er forventet at farmasøytisk industri vil bruke ressurser på en slik utvikling. Det foreligger to eksempler allerede på at dette kan være en riktig strategi; erytropoietin som stimulerer til økt produksjon av røde blodceller og trombopoietin som øker blodplateproduksjonen fra blodstamcellen.

Det er vanskelig å spå om et såpass ekspanderende felt som stamcellers plass i regenerativ medisin, men visse hovedretninger ser ut til å manifestere seg. Vi vil få terapiformer med utgangspunkt i hES for pasientgrupper med defekter i immunpriviligerte områder som hjerne og ryggmarg. For celleterapi i vev som ikke er immunpriviligerte, må det anvendes autologe stamceller. Det vil bety store utfordringer med tanke på isolerings- og dyrkningsteknikker for slike stamceller. Forskningen er allerede kommet langt i utvikling av teknikker, og vi kan forvente at blodstamcellene ikke lenge vil være alene om å anvendes i terapi.

Et utvalg somatiske stamceller (sc), hvor disse cellene er lokalisert og hvilke vev de gir opphav til.

Stamcelletype Lokalisasjon i kroppen Differensieres til
Blod sc Benmarg/blod Benmargs- og blodceller
Mesenkymale sc Benmarg, fettvev Ben, bindevev, fettvev, brusk, benmarg, stroma
Nervecelle sc Sentralnervesystemet Nevroner, astrocytter, oligodendrocytter
Bukspyttkjertel sc Bukspyttkjertel Betaceller
Hjerte sc Hjertemuskel Myocytter, glatte muskelceller, endotelceller
Skjelettmuskel sc Muskelfibrer Skjelettmuskelfibrer
Hud sc Basallaget i epidermis Epidermis, hårfollikler
Lungeepitel sc Forskjellig lungevev Cilierte celler, mucosa, pneumocytter
Tarmepitel sc Epitelceller i bunnen av kryptene Entrocytter, gobletceller, Paneths celler

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål om artikkelen? Skriv her, så får du svar fra fagansvarlig eller redaktør.

Du må være logget inn for å kommentere.