Neural stamcelle, stort set udifferentieret celle med oprindelse i det centrale nervesystem. Neurale stamceller (NSC'er) har potentialet til at give anledning til afkomceller, der vokser og differentieres til neuroner og gliaceller (ikke-neuronale celler, der isolerer neuroner og forbedrer hastigheden, hvormed neuroner sender signaler).
stamcelle: Neurale stamceller
Forskning har vist, at der også er stamceller i hjernen. Hos pattedyr dannes der meget få nye neuroner efter fødslen, men nogle neuroner
I årevis troede man, at hjernen var et lukket, fast system. Selv den berømte spanske neuroanatom, Santiago Ramón y Cajal, der vandt Nobelprisen for fysiologi i 1906 for at etablere neuronet som hjernens grundlæggende celle, var ikke opmærksom på mekanismerne til neurogenese (dannelsen af nervevæv) i hans ellers bemærkelsesværdige karriere. Der var kun en håndfuld opdagelser, primært hos rotter, fugle og primater i sidste halvdel af det 20. århundrede, der antydede på hjernecellers regenerative evne. I løbet af denne tid antog forskere, at når hjernen først blev beskadiget eller begyndte at forringes, kunne den ikke regenerere nye celler på den måde, som andre typer celler, såsom lever og hudceller, er i stand til at regenerere. Genereringen af nye hjerneceller i den voksne hjerne blev antaget at være umulig, da en ny celle aldrig helt kunne integrere sig i det eksisterende komplekse system i hjernen. Først i 1998 blev NSC'er opdaget hos mennesker, som først blev fundet i en region i hjernen kaldet hippocampus, som var kendt for at være medvirkende til dannelsen af minder. Senere blev det også konstateret, at NSC'er var aktive i luftrørene (et område, der behandler lugt) og sovende og inaktivt i septum (et område, der behandler følelser), striatum (et område, der behandler bevægelse), og rygmarven.
I dag undersøger forskere lægemidler, der kan aktivere sovende NSC'er, hvis de områder, hvor neuroner er placeret, bliver beskadiget. Andre forskningsmuligheder forsøger at finde ud af, hvordan man kan transplantere NSC'er til beskadigede områder og til at lokke dem til at migrere gennem de beskadigede områder. Stadig andre stamcelleforskere forsøger at tage stamceller fra andre kilder (dvs. embryoner) og at påvirke disse celler til at udvikle sig til neuroner eller gliaceller. De mest kontroversielle af disse stamceller er dem, der er købt fra menneskelige embryoner, som skal ødelægges for at få cellerne. Forskere har været i stand til at skabe inducerede pluripotente stamceller ved at omprogrammere voksne somatiske celler (celler i kroppen, eksklusive sædceller og ægceller) gennem introduktionen af visse regulatoriske gener. Genereringen af omprogrammerede celler kræver imidlertid anvendelse af en retrovirus, og derfor har disse celler potentialet til at indføre skadelige kræftfremkaldende vira i patienter. Embryonale stamceller (ESC'er) har et fantastisk potentiale, da de er i stand til at blive omdannet til enhver type celle, der findes i den menneskelige krop, men yderligere forskning er nødvendig for at udvikle bedre metoder til isolering og generering af ESC'er.
Slagopsving er et forskningsområde, hvor der er blevet opdaget meget om løftet og kompleksiteten af stamcelleterapi. Der kan tages to hovedmetoder til stamcelleterapi: den endogene tilgang eller den eksogene tilgang. Den endogene tilgang er afhængig af at stimulere voksne NSC'er i patientens egen krop. Disse stamceller findes i to zoner af dentate gyrus (en del af hippocampus) i hjernen såvel som i striatum (del af basalganglier placeret dybt inde i hjernehalvkuglerne), neocortex (den ydre tykkelse af stærkt viklet cerebral cortex) og rygmarven. I rottemodeller er vækstfaktorer (cellevækstformidlende stoffer), såsom fibroblastvækstfaktor-2, vaskulær endotelvækstfaktor, hjerneafledt neurotrofisk faktor og erythropoietin, indgivet efter slagtilfælde i et forsøg på at inducere eller forstærke neurogenese, derved afværges hjerneskade og ansporer funktionel opsving. Den mest lovende vækstfaktor i rottemodellerne var erythropoietin, som fremmer neurale progenitorcelleproliferation og har vist sig at inducere neurogenese og funktionel forbedring efter embolisk slagtilfælde hos rotter. Dette blev efterfulgt af kliniske forsøg, hvor erythropoietin blev administreret til en lille prøve af slagtilfældepatienter, som til sidst viste dramatiske forbedringer i forhold til individer i placebogruppen. Erythropoietin har også vist sig lovende hos patienter med skizofreni og hos patienter med multipel sklerose. Imidlertid skal yderligere undersøgelser udføres i større grupper af patienter for at bekræfte virkningen af erythropoietin.
Eksogene stamcellebehandlinger er afhængige af ekstraktion, in vitro-dyrkning og efterfølgende transplantation af stamceller til de områder af hjernen, der er påvirket af slagtilfælde. Undersøgelser har vist, at voksne NSC'er kan opnås fra dentate gyrus, hippocampus, cerebral cortex og subkortikalt hvidt stof (lag under cerebral cortex). Faktiske transplantationsundersøgelser er blevet udført på rotter med rygmarvsskade under anvendelse af stamceller, der var blevet biopsieret fra den subventrikulære zone (område bag væggene i de væskefyldte hjernehulrum eller ventrikler) i den voksne hjerne. Heldigvis var der ingen funktionelle underskud som følge af biopsien. Der har også været studier på rotter, hvor ESC'er eller føtal-afledte neurale stamceller og stamfaderceller (udifferentierede celler; svarende til stamceller, men med en smallere differentieringsevne) er blevet transplanteret i områder af hjernen, der er beskadiget af slagtilfælde. I disse undersøgelser differentierede de podede NSC'er med succes til neuroner og gliaceller, og der var en vis funktionel bedring. Det vigtigste advarsel med eksogene terapier er imidlertid, at forskere endnu ikke har forstået de underliggende mekanismer til differentiering af stamcellerne og deres integration i eksisterende neuronale netværk. Derudover ved forskere og klinikere endnu ikke, hvordan man kontrollerer spredning, migration, differentiering og overlevelse af NSC'er og deres afkom. Dette skyldes det faktum, at NSC'er delvist reguleres af det specialiserede mikromiljø eller niche, hvor de bor.
Der er også undersøgt hæmatopoietiske stamceller (HSC'er), som normalt differentieres til blodceller, men som også kan transdifferentieres til neurale linjer. Disse HSC'er findes i knoglemarv, navlestrengsblod og perifere blodlegemer. Interessant nok har det vist sig, at disse celler er spontant mobiliseret af visse typer slagtilfælde og kan også mobiliseres yderligere med granulocytkolonistimulerende faktor (G-CSF). Undersøgelser af G-CSF hos rotter har vist, at det kan føre til funktionel forbedring efter slagtilfælde, og kliniske forsøg hos mennesker synes lovende. Eksogene undersøgelser er også blevet udført på rotter med HSC'er. HSC'erne blev administreret lokalt på skadestedet i nogle studier eller administreret systemisk gennem intravenøs transplantation i andre studier. Den sidstnævnte procedure er simpelthen mere gennemførlig, og de mest effektive HSC'er synes at være dem, der stammer fra det perifere blod.
Forskningen, der er blevet udført på stamcellebehandlinger for epilepsi og Parkinsons sygdom, demonstrerer også løftet og vanskeligheden ved at dyrke stamceller korrekt og introducere dem i et levende system. Med hensyn til ESC'er har undersøgelser vist, at de er i stand til at blive opdelt i dopaminerge neuroner (neuroner, der transmitterer eller aktiveres af dopamin), spinale motoriske neuroner og oligodendrocytter (ikke-neuronale celler associeret med dannelsen af myelin). I undersøgelser, der havde til formål at behandle epilepsi, blev musemembryonale stamcelle-afledte neurale precursorer (ESN'er) transplanteret ind i hippocampi fra kronisk epileptiske rotter og kontrolrotter. Efter transplantation blev der ikke fundet nogen forskelle i de funktionelle egenskaber for ESN'erne, da de alle viste de synaptiske egenskaber, der er karakteristiske for neuroner. Det skal dog stadig ses, om ESN'er har evnen til at overleve i længere perioder i den epileptiske hippocampus, at differentiere til neuroner med de rette hippocampale funktioner og til at undertrykke indlærings- og hukommelsesmangel ved kronisk epilepsi. NSC'er er derimod allerede observeret at overleve og at differentiere til forskellige funktionelle former af neuroner hos rotter. Det er imidlertid uklart, om NSC'er kan differentiere sig til de forskellige funktionelle former i passende mængder, og om de kan synapse korrekt med hyperexciterbare neuroner for at hæmme dem og derved bremse anfald.
Behandlinger af Parkinsons sygdom viser også løfte og står over for lignende hindringer. Der er foretaget klinisk undersøgelse af transplantation af humant føtal mesencephalisk væv (væv afledt af mellemhjernen, som udgør en del af hjernestammen) i striata af Parkinson-patienter. Imidlertid er dette væv begrænset tilgængelighed, hvilket er det, der gør ESC-transplantation mere tiltalende. Faktisk har forskning allerede vist, at transplanterbare dopaminerge neuroner - den type neuroner, der er påvirket af Parkinsons sygdom - kan genereres fra mus, primat og humane ESC'er. Den største forskel mellem mus og menneskelige ESC'er er imidlertid, at humane ESC'er tager meget længere tid at differentiere (op til 50 dage). Desuden kræver differentieringsprogrammer for menneskelige ESC'er introduktion af dyreserum for at formere sig, hvilket kan være i strid med visse medicinske forskrifter, afhængigt af landet. Forskere bliver også nødt til at finde ud af, hvordan man får ESC-afledte dopaminerge stamceller til at overleve i en længere periode efter transplantation. Endelig er der spørgsmålet om renheden af ESC-afledte cellepopulationer; alle celler skal certificeres som dopaminergiske forstadieceller, inden de kan transplanteres sikkert. Ikke desto mindre forbedres differentierings- og oprensningsteknikker med hver undersøgelse. Generationen af store banker med rene og specifikke cellepopulationer til human transplantation er faktisk stadig et opnåeligt mål.
