Nyt fra stamcelleforskningen

Inden for de sidste par år er der sket et markant gennembrud indenfor stamcelleforskningen - nemlig muligheden for med forholdsvis simple midler at omprogrammere modne bindevævsceller og andre celler til stamceller, der tilsyneladende har de samme egenskaber som embryonale stamceller til at danne mange andre nye celletyper. Disse såkaldte ”inducerede pluripotente stamceller” har potentiale til at afhjælpe de etiske problemer der måtte være i tilknytning til brugen af befrugtede æg (embryonale stamceller), og teknologien vil givetvis mindske risikoen for immunologisk afstødning efter transplantation.

I denne artikel belyses stamcellebegrebet samt de seneste forskningsresultater vedrørende ²inducerede pluripotente stamceller² i relation til Parkinsons sygdom. Endelig sættes fokus på en omstridt klinisk stamcellebehandling, der udbydes af X-CellCenter i Tyskland, selvom der på nuværende tidspunkt ikke findes forskningsmæssigt belæg for, at behandlingen skulle virke.

Introduktion til stamcellebegrebet
Stamceller er umodne celler, som ud over at kunne danne identiske kopier af sig selv ved celledeling også gennem datterceller kan give ophav til forskellige typer af specialiserede celler. Stamceller findes i det allertidligste fosteranlæg, men også senere i fosteret, hos den nyfødte og i en lang række væv hos voksne dyr og mennesker.

Stamceller er således udgangspunktet for udviklingen og væksten af de forskellige væv og organer, og når vævene og organsystemerne er dannet, bidrager stamcellerne til vækst, vedligeholdelse og reparation.
Stamceller opdeles i to overordnede kategorier: embryonale stamceller og vævsstamceller. De embryonale stamceller findes i de omtalte helt tidlige fosteranlæg 4-6 dage efter at det befrugtede æg er begyndt at dele sig og har udviklet sig til en såkaldt blastocyst. Blastocysten består af en ydre og en indre cellemasse.

Celler i den ydre cellemasse danner fosterhinderne/moderkagen, mens cellerne i den indre cellemasse giver ophav til selve fosteret med alle dets forskellige celletyper. Da de embryonale stamceller isoleres fra den indre cellemasse, har de potentialet til at udvikle sig til alle kroppens ca. 230 forskellige celletyper. De kan dog ikke ved udtagning og genindsættelse i en livmoder udvikle sig til et nyt levende foster, da de ikke har evnen til at danne fosterhinder og moderkage.

Vævsstamceller kaldes også ofte for somatiske stamceller eller ”voksenstamceller”, og de findes hele livet igennem, fra fosteret og op i alderdommen. Deres funktion hos voksne er især at danne nye celler til erstatning af de celler, der tabes ved naturlig omsætning og efter slid, beskadigelse og sygdomme i vævene. I visse væv, såsom huden, tarmslimhinden og den bloddannende knoglemarv, er der stor omsætning af celler, og vævsstamcellerne findes dér i stort antal.

I den voksne hjerne findes vævsstamceller derimod kun i nogle få områder, og deres naturlige evne til at erstatte syge og tabte nerveceller er meget mindre. Mens de embryonale stamceller kan give ophav til stort set alle celletyper i organismen, er vævsstamceller mere specialiserede, så de naturligt kun giver ophav til cellerne i det væv, hvori de selv findes.
Inden for de sidste par år er det med rimeligt simple midler blevet muligt at fremstille en helt ny type af stamceller kaldet ²inducerede pluripotente stamceller² (iPS).

Disse celler dannes ved reprogrammering af fuldt differentierede celler (f.eks. bindevævsceller), så de får egenskaber som embryonale stamceller. Nyeste fremskridt i forskningen med disse celler uddybes senere i artiklen.

Stamcelleforskningens problemstillinger og perspektiver i relation til Parkinsons sygdom
Man kan nu uden større problemer isolere både embryonale stamceller fra blastocystens indre cellemasse og vævsstamceller - som for eksempel neurale stamceller - fra fosterhjerner og visse områder i den voksne pattedyrshjerne. Efter udtagning foregår opformeringen af cellerne i kultur under tilsætning af molekyler, som stimulerer celledeling og fastholder cellerne i den umodne fase.

Man arbejder stadig på at forbedre metoderne til celleisolering og opformering, men det vigtigste og sværeste er fortsat at at få klarlagt, hvilke gener og mekanismer der styrer cellernes modning i retning af bestemte celletyper - en viden er helt afgørende for, hvornår stamceller vil kunne anvendes i klinisk sammenhæng.

Parkinsons sygdom, hvor en lokaliseret gruppe af dopaminerge nerveceller i hjernestammen går til grunde, forventes at være en af de sygdomme, hvor man indenfor en kort årrække vil forsøge sig med transplantation af umodne nerveceller dannet ud fra stamceller. Man kan her trække på erfaringerne fra de allerede udførte kliniske transplantationsforsøg, hvor umodne dopaminerge nerveceller fra aborterede fosterhjerner er transplanteret til hjernen hos svært syge patienter (ca. 400 på verdensplan).

Disse studier har påvist, at man med et tilstrækkeligt antal dopaminerge nerveceller i transplantaterne kan opnå en stærkt forbedret funktionstilstand. Omvendt er der til behandlingen knyttet både etiske og praktiske problemer. De etiske problemer er overvejende knyttet til det at bruge væv fra aborterede fostre, mens de praktiske problemer skyldes, at man finder færre dopaminerge nerveceller i transplantaterne (5-15%) end forventet. Man skal derfor bruge væv fra adskillige fostre til hver patient, og det umuliggør behandling i større målestok.

Brugen af hjernevæv på lidt forskellige udviklingsstadier, som det naturligt vil være med humant abortmateriale, vanskeliggør samtidig en egentlig standardisering. Endelig har man hos visse transplanterede patienter observeret ufrivillige bevægelser (dyskinesier) - et problem man dog nu begynder at forstå, og som man forventer vil kunne undgås, hvis en bestemt nervecelletype, der bruger serotonin som signalstof ikke inkluderes i donormaterialet.

I 2008 observerede man desuden for første gang, at nogle af de forandringer som ses i de dopaminerge nerveceller ved Parkinsons sygdom også efter en årrække kan optræde i de transplanterede dopaminerge nerveceller. Disse observationer er interessante for at forstå selve årsagen til Parkinsons sygdom, og kunne også ses som en trussel mod transplantationsbehandling af Parkinsons sygdom.

Truslen er dog ikke særlig alvorlig, når man betænker at Parkinsons sygdom hos de fleste starter relativt sent, og transplantaterne kan nå et virke i 10-15 år, inden de begynder at komme forandringer i de transplanterede celler Transplantation af celler udviklet fra embryonale eller neurale stamceller vil naturligvis ikke løse alle de etiske praktiske problemstillinger, men med optimerede metoder forventer man fra meget få blastocyster eller donorhjerner at kunne fremstille meget store antal celler til behandling af flere patienter.

Samtidig forventer man, at transplantation af rene populationer af umodne dopaminerge nerveceller vil reducere den variation i virkningen og den risiko for udvikling af dyskinesier, der er set efter transplantation af væv med mange forskellige nervecelletyper fra fosterhjerner. Dette vil også forbedre mulighederne for at sammenligne resultaterne fra forskellige centre, og sikre en mere koordineret indsats og bedre behandling.

”Inducerede pluripotente stamceller” forventes at erstatte terapeutisk kloning Som alternativ til transplantation af umodne dopaminerge nerveceller fra aborterede fostre eller rendyrkede neurale stamceller har embryonale stamceller haft stor bevågenhed indenfor de seneste år. Embryonale stamceller har det særlige potentiale, at de kan dele sig ”uendeligt” og samtidigt kan danne alle kroppens typer af celler - forudsat at de påvirkes med de rigtige signaler under dyrkningen. Med udgangspunkt i embryonale stamceller har målet for en lang række forskergrupper været at udvikle patient-tilpassede celler med minimal risiko for immunologisk afstødning til følge.

Dette kan gøres ved kloning via såkaldt kernetransplantation, hvor cellekernen i en ægcelle fjernes og erstattes med cellekernen og dermed arvemassen fra en anden celle (f.eks. en hudcelle/bindevævscelle). Den klonede ægcelle stimuleres derefter til deling med henblik på dannelse af en blastocyst, hvorfra den indre cellemasse isoleres og embryonale stamceller opformeres med en arvemasse svarende til den i kernen hos donorcellen. Ved denne form for terapeutisk kloning skulle det således være muligt at danne embryonale stamceller, som genetisk matcher patienten selv.

I den forbindelse er det bl.a. blevet påvist, at klonede hudceller/bindevævsceller fra parkinsonistiske mus kunne anvendes til at symptombehandle de samme mus ved transplantation, såkaldt autotransplantation. Man skelner mellem allotransplantation, hvor transplanterede celler/væv stammer fra et andet immunologisk matchende individ og autotransplantation, hvor celler/væv stammer fra modtageren af transplantatet selv. Proceduren er dog teknisk vanskelig og meget tidskrævende samt rummer en række etiske problemstillinger. Med de hastigt udviklende fremskridt til dannelse af ³inducerede pluripotente stamceller² (se nedenfor) er der ingen tvivl om, at denne nye teknologi på sigt vil afløse den terapeutiske kloning fuldstændigt.

Reprogrammering af hudceller/bindevævsceller til ”embryonale stamceller”
I slutningen af 2007 lykkedes det japanske forskere at omdanne bindevævsceller (såkaldte fibroblaster) fra den humane hud til celler med samme egenskaber som embryonale stamceller. I stedet for at skabe embryonale stamceller ved hjælp af kernetransplantationsteknikken (se ovenfor) tilførte forskerne kun fire bestemte gener til bindevævscellerne, for at få dem til at blive til celler med de egenskaber, der ellers kun findes hos embryonale stamceller.

Denne teknik beskrives som omprogrammering eller reprogrammering af somatiske celler, og de dannede embryonale stamcelle-lignende celler er døbt "inducerede pluripotente stamceller" (iPS). Siden har forskellige forskerhold haft success med lignende forsøg, så metoden er yderst reproducérbar mellem forskellige laboratorier.

Ud fra et anvendelsessynspunkt er dette tæt på det optimale. Hvis man kan tage en celle (f.eks. en hudcelle/bindevævscelle) fra en patient med f.eks. Parkinsons sygdom og ændre den til en embryonal stamcelle, vil man kunne dyrke og udvikle den til lige præcis den celletype, som den pågældende patient har brug for. Anvendelsen af en sådan celle vil medføre færre etiske problemer og minimere risikoen for immunologisk afstødning af cellerne, da vævstypen vil svare til patientens egen.

Den praktiske anvendelse af denne teknik ligger dog et stykke ude i fremtiden, da der er det afgørende minus ved de første resultater, at der er brugt retrovirus til at indsætte de nødvendige gener i cellerne. Retrovirus indsætter generne tilfældige steder i cellernes arvemasse, hvilket ikke vil kunne bruges til mennesker, da man risikerer at udløse cancerudvikling. Der arbejdes derfor intenst på at finde alternative metoder til udførelse af reprogrammeringen, og der findes allerede flere brugbare løsningsforslag.

Bl.a. er det lykkedes nogle forskerhold at bruge den almindelige og mindre skadelige forkølelsesvirus, adenovirus i stedet for retrovirus. Adenovirus transporterer proteiner ind I cellerne uden at integrere virus cellernes DNA i modsætning til retrovirus.

Dog er metoden 10 til 100 gange mindre effektiv end den hidtil anvendte med retrovirus, og yderligere er metoden indtil videre kun vist mulig på celler fra forsøgsdyr. Mere lovende har 2 forskergrupper for nylig påvist metoder til virus-fri reprogrammering, der tilmed ser ud til at være mere effektiv end adenovirus. Disse teknikker er meget lovende og har allerede vist sig også at virke på humane celler. Her bruges et Œkonstrukt¹, der integreres i cellernes DNA, ligesom retrovirus, men integrationen er kortvarig og risikoen for cancerudvikling er dermed fjernet.

Dannelse af dopaminerge nerveceller udfra ”inducerede pluripotente stamceller” ¬ til behandling og forskning i sygdomsmekanismer
Som tidligere nævnt er det lykkedes at bruge klonede hudceller/bindevævsceller fra parkinsonistiske mus til at symptombehandle de samme mus ved transplantation. I umiddelbar forlængelse heraf lykkedes det en amerikansk forskergruppe at behandle parkinsonistiske rotter med hudceller/bindevævsceller, der var reprogrammerede ved brug af retrovirus strategien.

Med de nye teknikker til virus-fri reprogrammering unden konstant udvikling vil der forventeligt inden for kort tid også komme de første resultater med brug af disse celler til behandling af parkinsonistiske forsøgsdyr.

En anden yderst relevant anvendelsesmulighed af iPS cellerne er som patient specifikke sygdomsmodeller. Et amerikansk forskerhold har netop påvist muligheden for reprogrammering af hudceller fra Parkinsons patienter og efterfølgende modning af disse til dopamine-producerende celler. Dette giver altså forskerne en enestående mulighed for at undersøge en ny type sygdomsmodel, der giver håb om nærmere klarlæggelse af mekanismerne bag Parkinsons sygdom.

Omstridt stamcelleterapi tilbydes Parkinsons patienter i udlandet
På trods af gennembruddene indenfor stamcelleforskningen og de lovende overskrifter og reportager i flere medier, er der dog stadig et stykke vej til etablering af egentlig klinisk behandling af patienter.
For at et nyt lægemiddel eller en ny behandlingsmetode kan godkendes af myndighederne som alternativ til eksisterende behandling skal der udføres en række forudgående eksperimenter og kliniske undersøgelser. De kliniske undersøgelser er inddelt i flere faser (fase I-IV), hvor forskellige aspekter, inklusive sikkerhed og virkning i forhold til eksisterende behandling, af den nye behandling testes.

Alle kliniske undersøgelser af den type skal i Danmark godkendes af Lægemiddelstyrelsen, og inden man kommer så langt der skal være udført omfattende prækliniske forsøg på dyremodeller for at få en godkendelse. I USA og England er de første kliniske fase I forsøg (primært test af sikkerheden) med stamcellebehandling til patienter med henholdsvis rygmarvsskade og hjerneblødning for nylig blevet godkendt, så der ventes spændt på de første resultater fra disse. Viser behandlingerne sig at være uskadelige forventes en lang række lignende kliniske undersøgelser at følge efter.

På trods af at disse kontrollerede og strukturerede kliniske stamcelleterapi undersøgelser altså er på et indledende stadium tilbydes stamcellebehandling mod hjeneblødning, rygmarvsskade, Alzheimers sygdom og Parkinsons sygdom allerede af en række klinikker i udlandet. Det gælder f. eks. X-CellCenter i Tyskland. X-CellCenter tilbyder behandling med stamceller udtaget fra patientens egen knoglemarv, hvorefter cellerne oprenses i løbet af et par dage, inden de injiceres i hjernens hulrum (ventriklerne) eller i det væskefyldte rum der omgiver hjernen og rygmarven.

I forhold til reel behandling er der ikke regulær klinisk opfølgning på behandlingen, og derfor heller ikke en kontrolleret undersøgelse af, om den har haft en effekt. Desuden bør det altid give anledning til forsigtighed, når en klinik, her X-CellCenter, annoncerer med at have god effekt af den same type celleterapi for flere forskellige sygdommer, som Parkinsons sygdom, Alzheimers sygdom, amyotrofisk lateral sklerose, rygmarvslæsion og sukkersyge.

Endelig mangler der dyreeksperimentelt bevis fra folkene bag klinikken eller andre for at den tilbudte behandling i form af celletype og måden og stedet at indsætte cellerne har nogen virkning og ikke gør skade. At cellerne fra knoglemarven efter indsættelse i hjernens ventríkler selv skulle finde vej til det dopaminerge substantia nigra-område i hjernestammen eller til basalganglierne, som mangler dopamin, er tvivlsomt, men ville, hvis det forekom, kunne påvises i forsøgsdyr, og det er ikke sket.

Der er ikke tvivl om, at stamceller af den rigtige type, som allerede vist ved transplantation af dopaminerge nerveceller fra fosterhjernen, på sigt vil kunne bruges til behandling Parkinsons sygdom, men det er uetisk, når klinikker forsøger at tjene penge på behandlinger uden dokumenteret effekt.

Som bekendt er dette imidlertid ikke ualmindeligt i dag. Ingen kan bebrejde patienter eller pårørende i at holde sig orienterede om og overveje "alternative behandlingsmuligheder", men ingen bør lade sig snyde eller udsætte sig for risici uden på forhånd at have undersøgt forholdene grundigt, og søgt professionel vejledning. Lige nu kan der kun rådes til forsigtighed, og anbefales at man væbner sig med tålmodighed indtil der er udført regulære og dokumenterede kliniske undersøgelser.

(Artiklen blev bragt i Parkinson nyt, 29. årgang, november 2009. Den er skrevet af Pia Jensen, ph.d.-studerende, cand.scient., Jens Zimmer, prof., dr.med. og Morten Meyer, lektor, ph.d. Anatomi og Neurobiologi, Institut for Medicinsk Biologi, Syddansk Universitet, Odense.)