Introduktion til stamceller og diabetes

Stamceller kan udvikles til alle kroppens celler

Figur 1. Genteknologi. En virus bruges i forskningen til at gensplejse befrugtede museæg. Det er muligt at få udvalgte celler i musen til at lyse grønt ved at gensplejse DNA med genet fra en bestemt vandmand, der koder for produktion af grønt protein ind i musefosteret (gensplejset musefoster vist til højre). I artiklen Stamcelleterapi og udviklingsbiologi beskrives, hvordan teknikken bruges i forskningen. Der findes mange forskellige farver selvlysende proteiner, og de kan alle gensplejses ind i en mus, så musen lyser, når bestemte gener udtrykkes. Musen vil nu udtrykke flere forskellige farver i cellerne gennem udviklingen af fosteret. Således opnås en øget forståelse af hvad der sker i fosterudviklingen på bestemte tidspunkter.

Disse stamceller kan dyrkes i laboratoriet, og har muligheden for at blive til en hvilken som helst kropscelle. Det er teoretisk muligt at få stamcellekulturen til at vokse og dele sig uendeligt i laboratoriet. Ved tilsætning af bestemte signalproteiner vil stamcellerne differentiere sig til nye celletyper, alt afhængig af hvilket stof der tilsættes. I stamcelleterapi bruges celler dannet fra en stamcellekultur til at erstatte syge eller døde celler i en patient. Mange sygdomme skyldes celledød blandt bestemte celler. Hjerneceller er således døde ved Parkinsons og Alzheimers sygdom, mens insulinproducerende betaceller for det meste er døde ved diabetes. Ved hjælp af stamcelleterapi håber forskerne på at kunne helbrede disse, og mange andre sygdomme.

Det er imidlertid ikke så nemt at finde ud af, hvilke signalproteiner der skal tilsættes stamcellerne for at differentiere dem til de ønskede celler. For at finde stofferne, bliver der forsket intensivt i udviklingsbiologi, der primært beskæftiger sig med spørgsmålet: Hvordan kan en enkelt celle udvikle sig til en så kompleks organisme som et menneske? I artiklen Stamcelleterapi og udviklingsbiologi, beskrives forskernes svar på dette spørgsmål. En vigtig del af fosterudviklingen består i, at forskellige celler signalerer til hinanden vha. signalproteiner. Mange forskere prøver at finde disse signalproteiner, så de kan tilsættes stamceller i laboratoriet. På den måde forsøger forskerne at overføre de udviklingsprocesser, der sker i et levende foster, til en skål i laboratoriet. I artiklen Differentiering af stamceller beskrives, hvordan forskerne prøver at omdanne stamceller til funktionelle, differentierede celler, der kan erstatte døde celler i syge mennesker.

Efter læsning af materialet, skal du selv prøve at differentiere stamceller i det virtuelle laboratorium. Ved hjælp af cases og forsøgsresultater skal du finde ud af, hvilke signalproteiner der kan lave stamceller om til bestemte celletyper. I det virtuelle laboratorium afprøver du, om dine teorier er rigtige.  I en rapport beskriver du metoden, resultaterne, samt alle de overvejelser og tolkninger af forsøgsresultaterne, som du har gjort.

Figur 2. Stamcelleterapi. Embryonale stamceller udtages fra et tidligt fosterstadie (blastocyst) bestående af ca. 100 celler. Stamcellerne dyrkes i laboratoriet og kan ved tilsætning af de rigtige stoffer blive til alle de celler, der findes i kroppen.

I artiklen Immunforsvaret, kloning og kunstige stamceller gennemgås hvordan immunforsvaret forsøger at afstøde de transplanterede celler, og hvordan forskerne forsøger at løse dette problem. Ved alle transplantationer gives stoffer, der svækker immunforsvaret, for at de transplanterede celler/organer ikke afstødes. Der er mange bivirkninger ved disse stoffer. Blandt andet vil de transplanterede celler/organer alligevel blive afstødt over en lang årrække.

Derfor arbejder forskerne på at differentiere stamceller til immunforsvarsceller, der kan give patienten et nyt immunforsvar, der ikke afstøder de transplanterede celler. Det gennemgås også, hvordan forskerne prøver at lave patientspecifikke stamceller vha. kloning af en patients celler og kunstige stamceller lavet fra patientens hudceller.

Figur 3. Det virtuelle laboratorium. I det virtuelle laboratorium, kan du tilsætte forskellige kemikalier til stamceller, der herved udvikler sig i en bestemt retning. Ved hjælp af helt nye forskningsresultater, skal du lave en fuldt funktionel betacelle, der kan helbrede diabetes.

CASE: Helbredelse af diabetes.

Her på Jorden dør et menneske af diabetes hvert 10. sekund. Diabetes er karakteriseret ved, at mange af de insulinproducerende betaceller som regulerer blodsukkeret er døde. Det er lykkedes forskerne at erstatte de døde celler med betaceller fra hjernedøde donorer, og det har i nogle tilfælde ført til, at patienten er blevet helbredt for diabetes i en længere periode. Desværre er der langt fra nok donorer til at helbrede blot en brøkdel af dem, der har en så alvorlig form for diabetes, at de vil have glæde af en transplantation, da sygdommen ellers er vanskellige at behandle. Vha. stamcelleforskning prøver forskerne at lave uendelige mængder af betaceller til transplantationer og samtidig sørge for, at behandlingen virker hele livet.

Hvis det med stamceller bliver muligt at skabe en behandling, der helt kan helbrede diabetes vil det betyde utrolig meget for de ca. 250 millioner mennesker, der har diabetes. Patienterne vil både kunne undgå daglige insulinindsprøjtninger og de alvorlige og invaliderende komplikationer der ofte opstår efter mange år: Blindhed, nyresvigt, sår der ikke heler, koldbrand samt blodpropper i hjerne og hjerte.

Figur 4. Immunsystemet og celleterapi. Immunsystemet spiller en stor rolle ved alle transplantationer – både af organer og celler. Her ses en immunforsvarscelle, der scanner en fremmed celle og sørger for, at den bliver afstødt, hvis den har en forkert ”stregkode”. For at løse problemet prøver forskerne bl.a. at bruge stamceller til at give patienten et nyt immunforsvar, der ikke afstøder de transplanterede celler.