Neurala stamceller, till stor del odifferentierade celler med ursprung i centrala nervsystemet. Neurala stamceller (NSC) har potential att ge upphov till avkomma celler som växer och differentierar till neuroner och gliaceller (icke-neuronala celler som isolerar neuroner och förbättrar hastigheten med vilken neuroner skickar signaler).
stamcell: Neurala stamceller
Forskning har visat att det också finns stamceller i hjärnan. Hos däggdjur bildas väldigt få nya neuroner efter födseln, men vissa neuroner
I flera år trodde man att hjärnan var ett slutet, fast system. Till och med den berömda spanska neuroanatomisten Santiago Ramón y Cajal, som vann Nobelpriset för fysiologi 1906 för att upprätta neuronet som hjärnans grundläggande cell, var inte medveten om mekanismerna för neurogenes (bildandet av nervvävnad) under hans annars anmärkningsvärda karriär. Det fanns bara en handfull upptäckter, främst hos råttor, fåglar och primater, under senare hälften av 1900-talet som antydde hjärncells förnyelseförmåga. Under denna tid antog forskare att när hjärnan skadades eller började försämras inte kunde den regenerera nya celler på det sätt som andra typer av celler, såsom lever- och hudceller, kan regenerera. Generationen av nya hjärnceller i den vuxna hjärnan ansågs vara omöjlig eftersom en ny cell aldrig helt kunde integreras i det befintliga komplexa systemet i hjärnan. Det var först 1998 som NSC: n upptäcktes hos människor, som först hittades i en region i hjärnan, kallad hippocampus, som var känd för att vara en viktig roll i bildandet av minnen. Senare visade sig att NSC: er också var aktiva i luktlamporna (ett område som behandlar lukt) och vilande och inaktiva i septum (ett område som behandlar känslor), striatum (ett område som bearbetar rörelse) och ryggmärgen.
Idag undersöker forskare läkemedel som kan aktivera vilande NSC: er om de områden där neuroner är belägna skadas. Andra forskningsvägar försöker ta reda på hur man kan transplantera NSC: er i skadade områden och att koaxera dem för att migrera genom skadade områden. Ytterligare andra stamcellforskare försöker ta stamceller från andra källor (dvs. embryon) och att påverka dessa celler att utvecklas till nervceller eller gliaceller. De mest kontroversiella av dessa stamceller är de som skaffas från mänskliga embryon, som måste förstöras för att få cellerna. Forskare har kunnat skapa inducerade pluripotenta stamceller genom att omprogrammera vuxna somatiska celler (kroppens celler, exklusive spermier och äggceller) genom införandet av vissa reglerande gener. Genereringen av omprogrammerade celler kräver emellertid användning av ett retrovirus, och därför har dessa celler potential att införa skadliga cancerframkallande virus i patienter. Embryonala stamceller (ESC) har en fantastisk potential eftersom de kan förvandlas till alla typer av celler som finns i människokroppen, men ytterligare forskning behövs för att utveckla bättre metoder för att isolera och generera ESC: er.
Strokehämtning är ett forskningsområde där man har upptäckt mycket om löften och komplexiteten i stamcellsterapi. Två huvudsakliga tillvägagångssätt kan vidtas för stamcellsterapi: den endogena metoden eller den exogena metoden. Det endogena tillvägagångssättet förlitar sig på att stimulera vuxna NSC: er i patientens egen kropp. Dessa stamceller finns i två zoner av dentatgyrusen (en del av hippocampus) i hjärnan, såväl som i striatum (del av basala ganglia belägna djupt inom hjärnhalvor), neocortex (yttre tjocklek på starkt veckad hjärnbark) och ryggmärgen. I råttmodeller har tillväxtfaktorer (celltillväxtmedierande substanser), såsom fibroblasttillväxtfaktor-2, vaskulär endotelial tillväxtfaktor, hjärnan härledd neurotrofisk faktor och erytropoietin, administrerats efter stroke i ett försök att inducera eller förstärka neurogenes, därigenom avlägsnas hjärnskador och stimulerar funktionell återhämtning Den mest lovande tillväxtfaktorn i råttmodellerna var erytropoietin, vilket främjar neurala progenitorcellsproliferation och har visat sig inducera neurogenes och funktionell förbättring efter embolisk stroke hos råttor. Detta följdes av kliniska studier där erytropoietin administrerades till ett litet prov av strokepatienter, som så småningom visade dramatiska förbättringar jämfört med individer i placebogruppen. Erytropoietin har också visat löfte hos patienter med schizofreni och hos patienter med multipel skleros. Ytterligare studier måste emellertid utföras i större grupper av patienter för att bekräfta effekten av erytropoietin.
Exogena stamcellsterapier förlitar sig på extraktion, odling in vitro och efterföljande transplantation av stamceller till de områden i hjärnan som drabbats av stroke. Studier har visat att vuxna NSC kan erhållas från dentate gyrus, hippocampus, cerebral cortex och subcortical white matter (skikt under hjärnbarken). Faktiska transplantationsstudier har utförts på råttor med ryggmärgsskada med hjälp av stamceller som hade biopsierats från den subventrikulära zonen (området bakom väggarna i de vätskefyllda hjärnhålorna eller ventriklarna) i den vuxna hjärnan. Lyckligtvis fanns det inga funktionella underskott till följd av biopsin. Det har också gjorts studier på råttor där ESC: er eller fetala härledda neurala stamceller och förfäderceller (odifferentierade celler; liknande stamceller men med smalare differentieringsförmåga) har transplanterats till regioner i hjärnan skadad av stroke. I dessa studier differentierade de ympade NSC: erna med framgång i neuroner och gliaceller, och det fanns viss funktionell återhämtning. Den största förbehållet med exogena behandlingar är dock att forskare ännu inte helt har förstått de underliggande mekanismerna för differentiering av stamfårcellerna och deras integration i befintliga neuronala nätverk. Dessutom vet forskare och kliniker ännu inte hur de ska kontrollera spridning, migration, differentiering och överlevnad av NSC: er och deras avkommor. Detta beror på att NSC: er delvis regleras av den specialiserade mikromiljön, eller nisch, där de bor.
Det har också gjorts forskning om hematopoietiska stamceller (HSC), som vanligtvis differentierar till blodceller men också kan omvandlas till neurala linjer. Dessa HSC finns i benmärg, navelsträngsblod och perifera blodceller. Intressant nog har dessa celler visat sig vara mobiliserade spontant av vissa typer av stroke och kan också mobiliseras ytterligare av granulocytkolonistimulerande faktor (G-CSF). Studier av G-CSF hos råttor har visat att det kan leda till funktionell förbättring efter stroke, och kliniska prövningar på människor verkar lovande. Exogena studier har också genomförts på råttor med HSC. HSC: erna administrerades lokalt på platsen för skada i vissa studier eller administrerades systemiskt genom intravenös transplantation i andra studier. Det senare förfarandet är helt enkelt mer genomförbart, och de mest effektiva HSC: erna verkar vara de som härrör från perifert blod.
Forskningen som har gjorts på stamcellsterapier för epilepsi och Parkinsons sjukdom visar också löfte och svårigheter att ordentligt odla stamceller och introducera dem i ett levande system. När det gäller ESC: er har studier visat att de kan differentieras till dopaminerge nervceller (neuroner som överför eller aktiveras av dopamin), motoriska nervceller i ryggraden och oligodendrocyter (icke-neuronala celler associerade med bildningen av myelin). I studier som syftar till att behandla epilepsi transplanterades musembryonala stamceller härledda neurala prekursorer (ESN: er) i hippocampi från kroniskt epileptiska råttor och kontrollråttor. Efter transplantation hittades inga skillnader i ESN: s funktionella egenskaper, eftersom de alla visade synaptiska egenskaper som är karakteristiska för neuroner. Det återstår emellertid fortfarande att se om ESN: er har förmågan att överleva under längre perioder i den epileptiska hippocampus, att differentiera till neuroner med rätt hippocampalfunktioner och att undertrycka inlärnings- och minnesunderskott vid kronisk epilepsi. NSC: s å andra sidan har redan observerats överleva och att differentiera till olika funktionella former av neuroner hos råttor. Det är emellertid oklart om NSC: er kan differentiera sig till de olika funktionella formerna i lämpliga mängder och om de kan synapse ordentligt med hyperexciterbara neuroner för att hämma dem, och därmed kränka anfall.
Behandlingar av Parkinsons sjukdom visar också löfte och möter liknande hinder. Klinisk forskning har genomförts på transplantation av mänsklig fetalt mesencefalvävnad (vävnad härrörande från mellanhjärnan, som utgör en del av hjärnstammen) till striata hos Parkinsonpatienter. Emellertid är denna vävnad av begränsad tillgänglighet, vilket är vad som gör ESC-transplantation mer tilltalande. Faktum har forskning redan visat att transplanterbara dopaminerga nervceller - den typ av neuroner som drabbats av Parkinsons sjukdom - kan genereras från mus, primat och mänskliga ESC. Den största skillnaden mellan mus och mänskliga ESC är emellertid att mänskliga ESC: er tar mycket längre tid att differentiera (upp till 50 dagar). Även differentieringsprogram för mänskliga ESC: er kräver införande av djurserum för att sprida sig, vilket kan bryta mot vissa medicinska bestämmelser, beroende på land. Forskare kommer också att behöva ta reda på ett sätt att få ESC-härledda dopaminerge stamceller att överleva under en längre tid efter transplantation. Slutligen är det frågan om renheten hos ESC-härledda cellpopulationer; alla celler måste certifieras som dopaminerga prekursorceller innan de säkert kan transplanteras. Ändå förbättras differentierings- och reningstekniker med varje studie. Generationen av stora banker med rena och specifika cellpopulationer för mänsklig transplantation förblir faktiskt ett uppnåeligt mål.
