Vad är stamceller och vad gör de?
Celler i kroppen har specifika syften, men stamceller är celler som ännu inte har en specifik roll och kan bli nästan vilken cell som helst som krävs.
Stamceller är odifferentierade celler som kan förvandlas till specifika celler, eftersom kroppen behöver dem.
Forskare och läkare är intresserade av stamceller eftersom de hjälper till att förklara hur vissa funktioner i kroppen fungerar och hur de ibland går fel.
Stamceller visar också löfte om att behandla vissa sjukdomar som för närvarande inte har botemedel.
Källor till stamceller
Stamceller kommer från två huvudkällor: vuxna kroppsvävnader och embryon. Forskare arbetar också med sätt att utveckla stamceller från andra celler med hjälp av genetiska ”omprogrammeringstekniker”.
Vuxna stamceller
Stamceller kan förvandlas till vilken typ av celler som helst innan de blir differentierade.
En människas kropp innehåller stamceller under hela sitt liv. Kroppen kan använda dessa stamceller när den behöver dem.
Kallas också vävnadsspecifika eller somatiska stamceller, vuxna stamceller finns i hela kroppen från det att ett embryo utvecklas.
Cellerna är i ett icke-specifikt tillstånd, men de är mer specialiserade än embryonala stamceller. De förblir i detta tillstånd tills kroppen behöver dem för ett specifikt syfte, till exempel som hud- eller muskelceller.
Det dagliga livet innebär att kroppen ständigt förnyar sina vävnader. I vissa delar av kroppen, som tarmen och benmärgen, delas stamceller regelbundet upp för att producera nya kroppsvävnader för underhåll och reparation.
Stamceller finns i olika typer av vävnad. Forskare har hittat stamceller i vävnader, inklusive:
- hjärnan
- benmärg
- blod och blodkärl
- skelettmuskler
- hud
- levern
Stamceller kan dock vara svåra att hitta. De kan förbli icke-delande och ospecifika i flera år tills kroppen kallar dem för att reparera eller odla ny vävnad.
Vuxna stamceller kan dela sig eller förnya sig på obestämd tid. Detta innebär att de kan generera olika celltyper från det ursprungliga organet eller till och med regenerera originalorganet helt.
Denna uppdelning och regenerering är hur ett hudsår läker, eller hur ett organ som till exempel levern kan reparera sig själv efter skada.
Tidigare trodde forskare att vuxna stamceller bara kunde skilja sig utifrån deras ursprungsvävnad. Men vissa bevis tyder nu på att de också kan skilja sig från att bli andra celltyper.
Embryonala stamceller
Från det tidigaste graviditetsstadiet, efter att spermierna befruktat ägget, bildas ett embryo.
Cirka 3–5 dagar efter att en spermie befruktar ett ägg, tar embryot formen av en blastocyst eller cellkula.
Blastocysten innehåller stamceller och kommer senare att implanteras i livmodern. Embryonala stamceller kommer från en blastocyst som är 4-5 dagar gammal.
När forskare tar stamceller från embryon är det vanligtvis extra embryon som härrör från in vitro-fertilisering (IVF).
I IVF-kliniker befruktar läkarna flera ägg i ett provrör för att säkerställa att minst ett överlever. De kommer sedan att implantera ett begränsat antal ägg för att starta en graviditet.
När en sperma befruktar ett ägg, kombineras dessa celler för att bilda en enda cell som kallas en zygote.
Denna encelliga zygot börjar sedan dela sig och bildar 2, 4, 8, 16 celler och så vidare. Nu är det ett embryo.
Snart och innan embryot implanteras i livmodern är denna massa på cirka 150–200 celler blastocysten. Blastocysten består av två delar:
- en yttre cellmassa som blir en del av moderkakan
- en inre cellmassa som kommer att utvecklas till människokroppen
Den inre cellmassan är där embryonala stamceller finns. Forskare kallar dessa totipotenta celler. Termen totipotent hänvisar till det faktum att de har total potential att utvecklas till vilken cell som helst i kroppen.
Med rätt stimulering kan cellerna bli blodceller, hudceller och alla andra celltyper som en kropp behöver.
I början av graviditeten fortsätter blastocyststadiet i cirka 5 dagar innan embryot implanteras i livmodern eller livmodern. I detta skede börjar stamceller att differentiera.
Embryonala stamceller kan skilja sig till fler celltyper än vuxna stamceller.
Mesenkymala stamceller (MSC)
MSC kommer från bindväv eller stroma som omger kroppens organ och andra vävnader.
Forskare har använt MSC för att skapa nya kroppsvävnader, såsom ben, brosk och fettceller. De kan en dag spela en roll för att lösa ett stort antal hälsoproblem.
Inducerade pluripotenta stamceller (iPS)
Forskare skapar dessa i ett laboratorium med hudceller och andra vävnadsspecifika celler. Dessa celler beter sig på samma sätt som embryonala stamceller, så de kan vara användbara för att utveckla en rad olika terapier.
Men mer forskning och utveckling är nödvändig.
För att odla stamceller extraherar forskare först prover från vuxen vävnad eller ett embryo. De placerar sedan dessa celler i en kontrollerad kultur där de kommer att dela upp och reproducera men inte specialisera sig ytterligare.
Stamceller som delar sig och reproducerar i en kontrollerad kultur kallas en stamcellslinje.
Forskare hanterar och delar stamcellslinjer för olika ändamål. De kan stimulera stamcellerna att specialisera sig på ett visst sätt. Denna process är känd som riktad differentiering.
Hittills har det varit lättare att odla ett stort antal embryonala stamceller än vuxna stamceller. Men forskare gör framsteg med båda celltyperna.
Typer av stamceller
Forskare kategoriserar stamceller efter deras potential att differentiera sig till andra typer av celler.
Embryonala stamceller är de mest potenta, eftersom deras uppgift är att bli alla typer av celler i kroppen.
Den fullständiga klassificeringen inkluderar:
Totipotent: Dessa stamceller kan differentieras till alla möjliga celltyper. De första cellerna som visas när zygoten börjar dela sig är totipotenta.
Pluripotent: Dessa celler kan förvandlas till nästan vilken cell som helst. Celler från det tidiga embryot är pluripotenta.
Multipotent: Dessa celler kan differentieras till en närbesläktad cellfamilj. Vuxna hematopoetiska stamceller kan till exempel bli röda och vita blodkroppar eller blodplättar.
Oligopotent: Dessa kan differentieras till några olika celltyper. Vuxna lymfoida eller myeloida stamceller kan göra detta.
Unipotent: Dessa kan bara producera celler av ett slag, vilket är deras egen typ. De är dock fortfarande stamceller eftersom de kan förnya sig. Exempel inkluderar stamceller från vuxna muskler.
Embryonala stamceller anses pluripotenta istället för totipotenta eftersom de inte kan bli en del av de extraembryonala membranen eller moderkakan.
Användningar
Stamceller själva tjänar inte ett enda syfte men är viktiga av flera skäl.
För det första, med rätt stimulering, kan många stamceller ta rollen som vilken typ av celler som helst, och de kan regenerera skadad vävnad under rätt förhållanden.
Denna potential kan rädda liv eller reparera sår och vävnadsskador hos människor efter en sjukdom eller skada. Forskare ser många möjliga användningsområden för stamceller.
Vävnadsregenerering
Vävnadsregenerering är förmodligen den viktigaste användningen av stamceller.
Fram till nu fick en person som behövde en ny njure till exempel vänta på en givare och sedan genomgå en transplantation.
Det finns brist på donatororgan, men genom att instruera stamceller att differentiera på ett visst sätt kan forskare använda dem för att odla en specifik vävnadstyp eller ett specifikt organ.
Som ett exempel har läkare redan använt stamceller strax under hudens yta för att skapa ny hudvävnad. De kan sedan reparera en allvarlig brännskada eller annan skada genom att ympa denna vävnad på den skadade huden och ny hud kommer att växa tillbaka.
Kardiovaskulär sjukdomsbehandling
År 2013 rapporterade ett forskargrupp från Massachusetts General Hospital i PNAS Early Edition att de hade skapat blodkärl i laboratoriemöss med hjälp av humana stamceller.
Inom två veckor efter implantering av stamcellerna hade nätverk av blodperfunderade kärl bildats. Kvaliteten på dessa nya blodkärl var lika bra som de närliggande naturliga.
Författarna hoppades att denna typ av teknik så småningom skulle kunna hjälpa till att behandla personer med hjärt- och kärlsjukdomar.
Hjärnsjukdom behandling
Läkare kan en dag kunna använda ersättningsceller och vävnader för att behandla hjärnsjukdomar, såsom Parkinsons och Alzheimers.
Till exempel i Parkinson leder skador på hjärnceller till okontrollerade muskelrörelser. Forskare kan använda stamceller för att fylla på den skadade hjärnvävnaden. Detta kan få tillbaka de specialiserade hjärncellerna som stoppar okontrollerade muskelrörelser.
Forskare har redan försökt differentiera embryonala stamceller till dessa typer av celler, så behandlingar är lovande.
Cellbristterapi
Forskare hoppas en dag att kunna utveckla friska hjärtceller i ett laboratorium som de kan transplantera till personer med hjärtsjukdom.
Dessa nya celler kan reparera hjärtskador genom att återbefolka hjärtat med frisk vävnad.
På liknande sätt kan personer med typ I-diabetes få bukspottkörtelceller för att ersätta de insulinproducerande celler som deras eget immunsystem har tappat eller förstört.
Den enda nuvarande behandlingen är en bukspottkörteltransplantation, och mycket få bukspottkörteln är tillgängliga för transplantation.
Blodsjukdomar
Läkare använder nu rutinmässigt vuxna hematopoetiska stamceller för att behandla sjukdomar, såsom leukemi, sicklecellanemi och andra immunbristproblem.
Hematopoetiska stamceller förekommer i blod och benmärg och kan producera alla typer av blodkroppar, inklusive röda blodkroppar som transporterar syre och vita blodkroppar som bekämpar sjukdom.
Donera eller skörda stamceller
Människor kan donera stamceller för att hjälpa en älskad, eller eventuellt för eget bruk i framtiden.
Donationer kan komma från följande källor:
Benmärg: Dessa celler tas under narkos, vanligtvis från höft- eller bäckenbenet. Tekniker isolerar sedan stamcellerna från benmärgen för lagring eller donation.
Perifera stamceller: En person får flera injektioner som gör att deras benmärg släpper ut stamceller i blodet. Därefter avlägsnas blod från kroppen, en maskin skiljer ut stamcellerna och läkare returnerar blodet till kroppen.
Navelsträngsblod: Stamceller kan skördas från navelsträngen efter förlossning, utan att skada barnet. Vissa människor donerar sladdblodet och andra lagrar det.
Denna skörd av stamceller kan vara dyr, men fördelarna för framtida behov inkluderar:
- stamcellerna är lättillgängliga
- mindre chans att transplanterad vävnad avvisas om den kommer från mottagarens egen kropp
Forskning och vetenskaplig upptäckt
Stamceller är användbara inte bara som potentiella terapier utan också för forskningsändamål.
Till exempel har forskare funnit att om man slår på eller stänger av en viss gen kan den differentiera sig. Att veta detta hjälper dem att undersöka vilka gener och mutationer som orsakar vilka effekter.
Beväpnad med denna kunskap kan de kanske upptäcka vad som orsakar ett brett spektrum av sjukdomar och tillstånd, av vilka vissa ännu inte har botemedel.
Onormal celldelning och differentiering är ansvarig för tillstånd som inkluderar cancer och medfödda funktionshinder som härrör från födseln. Att veta vad som får cellerna att dela sig på fel sätt kan leda till botemedel.
Stamceller kan också hjälpa till att utveckla nya läkemedel. Istället för att testa läkemedel på mänskliga volontärer kan forskare bedöma hur ett läkemedel påverkar normal, frisk vävnad genom att testa det på vävnad som odlas från stamceller.
Video: Vad är stamceller?
Titta på videon för att ta reda på mer om stamceller.
Kontrovers
Det har varit en del kontroverser om stamcellsforskning. Detta avser främst arbete med embryonala stamceller.
Användning av embryon för stamceller
Argumentet mot att använda embryonala stamceller är att det förstör en mänsklig blastocyst och att det befruktade ägget inte kan utvecklas till en person.
Numera letar forskare efter sätt att skapa eller använda stamceller som inte involverar embryon.
Blanda människor och djur
Stamcellsforskning innebär ofta att man sätter in mänskliga celler i djur, såsom möss eller råttor. Vissa människor hävdar att detta kan skapa en organism som är en del mänsklig.
I vissa länder är det olagligt att producera embryonala stamcellinjer. I USA kan forskare skapa eller arbeta med embryonala stamcellslinjer, men det är olagligt att använda federala medel för att undersöka stamcellslinjer som skapades efter augusti 2001.
Stamcellsterapi och FDA-reglering
Vissa människor erbjuder redan "stamcellsterapier" för en rad ändamål, såsom anti-agingbehandlingar.
De flesta av dessa användningsområden har dock inte godkännande från U.S. Food and Drug Administration (FDA). Vissa av dem kan vara olagliga och andra kan vara farliga.
Den som överväger stamcellsbehandling bör kontrollera med leverantören eller FDA att produkten har godkännande och att den har gjorts på ett sätt som uppfyller FDA: s standarder för säkerhet och effektivitet.
