Stamcelleforskere arbejder på højtryk verden over for at finde vej til at helbrede alvorlige sygdomme som kræft, AIDS og sukkersyge.
Brugen af stamcelleterapi, hvor man helbreder patienten ved at udskifte døde eller syge celler i kroppen med raske celler, er et af de helt store fremtidige håb for helbredelse af alvorlige og kroniske sygdomme.
Desværre er der lang vej igen for stamcelleterapien.
Men britiske forskere har nu forsøgt at gøre det muligt at skyde genvej ved at skabe et computerbaseret system, der i teorien vil kunne spare forskere for adskillige års arbejde med at prøve sig frem i laboratoriet.
»Det her er et markant gennembrud for regenerativ medicin (stamcelleterapi, red). Det baner vejen for livsændrende medicinske fremskridt indenfor en overskuelig årrække og giver mulighed for at forlænge livet og forbedre livskvaliteten for de pågældende,« siger Julian Gough, professor i bioinformatik ved University of Bristol, England. Han er en af forskerne bag udviklingen af systemet.
Computerbaseret system, Mogrify, forudsiger celletypers omdannelse
Mange forskere arbejder i dag med en stamcelleteknik, hvor man i stedet for at benytte stamceller fra befrugtede æg (embryonale stamceller), omprogrammerer kroppens ’modne’ celler. Det kan være hudceller, der omprogrammeres til funktionelle nerveceller eller muskelceller.
Idéen er, at cellerne transplanteres til en syg person og erstatter det syge eller døde væv, så personen bliver helbredt.
Det nye computerbaserede system, der kaldes Mogrify, kan forudsige, hvordan en vilkårlig celletype kan omdannes til en anden celletype, for eksempel hvordan en hudcelle kan blive til en nervecelle.
Forskningen er publiceret i det ansete tidsskrift Nature Genetics.
Der er stadig lang vej til helbredelse
’Et gennembrud’ vil professor Henrik Semb nu ikke kalde det nye computerbaserede system. Han er direktør for Dansk stamcelle center, DanStem, ved Københavns Universitet og har ikke været involveret i udviklingen af systemet.
»De nye resultater er interessante i forhold til, hvordan teknikken med omprogrammering af celler kan blive gjort bredere anvendelig. Men jeg vil ikke karakterisere arbejdet som et gennembrud i dets direkte anvendelser indenfor stamcelleterapi. Og jeg stiller mig skeptisk overfor, hvor anvendeligt systemet er i dets nuværende form,« siger han.
Henrik Semb vurderer, at der stadig er lang vej, før patienter kan få glæde af stamcelleforskningen, men anerkender, at Mogrify kan hjælpe processen et skridt på vej.
»Selvom det vil tage tid at finde nye behandlingsformer, måske op til 10-15 år, er der håb blandt forskere om, at det her forskningsområde bliver ved med at gøre fremskridt, så der i sidste ende kan komme løsninger, der kommer patienterne til gode. Det nye værktøj her tilføjer en brik til puslespillet ved at gøre cellulær omprogrammering bredere anvendeligt,« siger Henrik Semb.
Listen af celler ikke omfattende nok
\ Fakta
Stamcelleterapi • En stamcelle er en celle, der kan dele sig og udvikle sig til mange forskellige celletyper i kroppen. • I stamcelleterapi helbreder man patienten ved at udskifte døde eller syge celler i kroppen med raske, funktionelle celler kaldet terapeutiske celler. • For eksempel menes nerveceller fra embryonale stamceller, som er celler fra et befrugtet æg, at kunne bruges til at helbrede mennesker med Parkinsons sygdom. • I stedet for at benytte stamceller, kan man omprogrammere ’modne’ celler, for eksempel hudceller, til andre celletyper, for eksempel hjertemuskelceller eller nerveceller. • Det smarte ved at omprogrammere modne celler er, at man kan bruge celler fra den person, der skal helbredes, og undgå, at de terapeutiske celler afvises af immunforsvaret. • Teknikken med at anvende celler fra samme person, som skal helbredes, kan ikke anvendes på arvelige sygdomme, fordi cellerne med tiden alligevel vil udvikle den arvelige sygdom. Kilde: Biotech Academy
Idéen bag det nye system er, at det fortæller hvilke specifikke proteiner, kaldet transskriptionsfaktorer, der skal tilføres en celle, for at de rigtige gener bliver aflæst og aktiveret i cellen.
Alle vores celler indeholder nemlig de samme gener, og det, der gør cellerne forskellige, er, hvilke gener der er aktive.
Hvis en hudcelle skal omprogrammeres til en nervecelle, skal forskeren altså vide, hvilke gener der skal aktiveres, så cellen bliver til en nervecelle.
For at afprøve brugbarheden af systemet, gik Henrik Semb ind på Mogrify’s hjemmeside:
»Celler, der er relevante for terapeutisk behandling, er ofte specialiserede celler som hjertemuskelceller, skeletmuskelceller, neuroner og betaceller. Og der er meget få af de specialiserede celler, som findes på Mogrify’s liste. Derfor er det svært at efterprøve hvor brugbart systemet er,« siger han.
Mogrify bliver mere brugbart med tiden
Henrik Semb forsker i at producere såkaldte betaceller fra stamceller til brug ved behandling af sukkersygepatienter med diabetes I.
Betacellerne sidder i bugspytkirtlen og producerer insulin, der regulerer blodsukkeret. Diabetespatienterne har kun meget få betaceller, og derfor er der store perspektiver i at kunne lave betaceller fra stamceller eller ved at omprogrammere ’modne’ celletyper såsom hudceller.
Cellerne skal erstatte de døde betaceller hos en diabetes I patient for at normalisere insulinproduktionen.
»I Mogrify systemet fandt jeg hudceller, men ingen insulinproducerende betaceller, så i dets nuværende form er systemet ikke så brugbart i forhold til vores forskning,« siger Henrik Semb.
»Men når datasættet bliver mere komplet, vil Mogrify systemet for alvor begynde at blive interessant. Idéen er virkelig godt tænkt og vil være af interesse for rigtig mange stamcelleforskere,« siger han.
Et vigtigt skridt til at gøre stamcelleforskning anvendeligt
Professor i klinisk genetik, Lars Bolund, vil heller ikke kalde det nye system for et gennembrud, men ser gode muligheder for at anvende det i egen forskning. Han er professor ved Institut for biomedicin, Aarhus Universitet, og har ikke været involveret i arbejdet med Mogrify systemet.
»Der er ingen tvivl om, at Mogrify systemet er interessant for os i vores arbejde med blandt andet udvikling af leverceller, insulinproducerende betaceller og bendannende knogleceller. Det kan hjælpe os til at forudse de transskriptionsfaktorer, som det er nødvendigt at aktivere for at omprogrammere én celletype til en anden,« siger han.
»Mogrify systemet er grundlæggende et godt og vigtigt arbejde i forhold til at nærme sig målet med at behandle alvorlige og kroniske sygdomme. Det er et vigtigt trin på vejen til at gøre teknikken med at omprogrammere celler anvendelig til medicinsk brug,« siger Lars Bolund.
Ligesom Henrik Semb efterlyser Lars Bolund, at listen af celletyper udbygges:
»Listen over celletyper er bestemt ikke komplet, og den skal udbygges, så den kan få større medicinsk anvendelse til at regenerere beskadiget væv ved såvel akutte som kroniske sygdomme,« siger han.
Professor Gough: »Samarbejd med os«
At det nye computerbaserede system ikke skulle være et gennembrud, har professor Julian Gough svært ved at se. Forskergruppen afprøvede deres eget system ved at anvende det til at omdanne to celletyper i laboratoriet.
»For at få det fulde billede skal man huske på udgangspunktet. Der har været lavet seks af den her slags omdannelser af menneskelige celletyper i historien, hvor den ene gav Nobelprisen til Shinya Yamanaka for ni år siden. Ved at bruge vores system har vi formået at omdanne yderligere to celletyper på få måneder, og det alene er et betydeligt resultat,« siger Julian Gough.
»Når du laver et gennembrud, der inkluderer over 300 celletyper, så vil den første offentlige udgivelse åbenlyst ikke dække over alle variationer af celletyper. Der findes bestemt langt flere celletyper, end vi har i Mogrify systemet, men vi har gjort et meget stort fremskridt i forhold til, hvad der tidligere var muligt,« siger han.
»Det er vores hensigt at fortsætte med at tilføje nye celletyper til systemet og samarbejde med forskere, der løbende kan give os nye data. Vi vil intensivere og udvide vores samarbejde med andre forskere og har brug for at interagere med specialister indenfor feltet, der arbejder med forskellige celletyper. Jeg vil opfordre Henrik Semb og Lars Bolund til at samarbejde med os,« siger Julian Gough.
Forskerne erkender mangelfuld validering
For at teste, om det computerbaserede system virkede efter hensigten, afprøvede de britiske forskere, om systemet virkede på omdannelsen af to forskellige celletyper:
- bindevævsceller blev omdannet til hudceller
- hudceller blev omdannet til celler i karvæggene
Ifølge forskerne selv svarede computersystemets forudsigelser med stor nøjagtighed til de resultater, andre forskere har fundet i deres laboratorier.
Problemet med den måde at validere computersystemet på er imidlertid, at forskerne ikke har testet, om cellerne rent faktisk virker.
»Du vil gerne vide, om den celle, du ender med at lave, er en funktionel celle. Lad os sige, at du vil lave en hjertemuskelcelle. Her skal du vise, at den ikke bare ligner en hjertemuskelcelle, men rent faktisk virker som en hjertemuskelcelle, for at det er relevant i forhold til at bruge den i patienter. Det viser de ikke her,« siger Henrik Semb.
De britiske forskere er klar over den mangelfulde validering og er i gang med at rette op på det:
Vi er i gang med en mere dybdegående validering af cellerne, som vil blive publiceret separat, når arbejdet er færdigt. Det kan tage længere tid at lave en udvidet validering af cellerne, end det tager at udføre selve omdannelsen af cellerne. Fokus i vores første artikel er på teknologien bag Mogrify systemet, siger Julian Gough.
