Stofnfruma

Stofnfrumur eru ósérhæfðar frumur sem hafa þá hæfileika að þroskast yfir í sérhæfðari frumur og geta endurnýjað sig með frumuskiptingu ef rétt skilyrði eru fyrir hendi. Þetta gera þær án þess að sýna öldrunareinkenni. Dótturfrumurnar geta þá þroskast yfir í sérhæfðari frumur ef þörf er á eins og t.d. vöðvafrumu eða taugafrumu eða verið áfram sem ósérhæfð fruma. Þannig geta þær viðhaldið fjölda sínum og þjónað sem einskonar viðgerðarkerfi fyrir hina ýmsu vefi líkamans. Í sumum líffærum eins og í maganum og beinmerg skipta stofnfrumur sér til að viðhalda og endurnýja útslitinn eða skemmdan vef. En hinsvegar í sumum líffærum eins og í brisinu og hjartanu skipta stofnfrumur sér aðeins við sérstækar aðstæður. Til eru tvær gerðir af stofnfrumum eftir uppruna, úr fóstursvísi og fullorðnum einstaklingum.

Stofnfrumur í fósturvísi.

Í fósturvísum finnast stofnfrumur sem hafa þann eiginleika að geta myndað sérhæfðar frumur af hvaða gerð sem er. Innan kímblöðru fósturvísisins er klasi ósérhæfðra frumna sem síðar mynda fósturlögin þrjú. Þegar fósturvísirinn skiptir sér í fyrsta skipti eru frumurnar ósérhæfðar en smám saman verða til sérhæfðari frumur sem síðan verða að útlimum og líffærum. Til að byrja með eru frumur fósturvísisins því alhæfar (e. "totipotent"). Þroskunarferlið var talið stefna í eina átt frá ósérhæfðum frumum til sérhæfðari en nýlegar rannsóknir benda þó til þess að sérhæfðar frumur geti snúið aftur að ósérhæfðu ástandi og síðan sérhæfst aftur eftir það.

Það er hægt að einangra stofnfrumur úr fósturvísi á fyrstu stigum þess, og í ræktun geta stofnfrumurnar fjölgað sér ótakmarkað. Við sérstakar ræktunaraðstæður er hægt að fá þær til að mynda mismunandi tegundir af sérhæfðum frumun jafnvel egg og sæðisfrumur. Eins lengi og stofnfrumurnar eru látnar fjölga sér í ræktinni undir viðeigandi aðstæðum haldast þær enn ósérhæfðar. En ef þær eru látnar klumpa sig saman og mynda fósturvísa, byrja þær að sérhæfast af sjálfdáðum. Þær geta þá myndað vöðvafrumur, taugafrumur og margar tegundir af frumum.

Þetta er góður vísir fyrir því að ræktin af stofnfrumunum er heilbrigð en ferlið er stjórnlaust og er því óhagkvæm aðferð til að framleiða rækt með sérstökum tegundum af sérhæfðum frumum. Til þess að rækta með sértökum tegundum af sérhæfðum frumum er reynt að hafa stjórn á sérhæfingu stofnfrumanna. Reynt er að breyta efnasamsetningu ræktunarmiðlinum, breyta yfirborði ræktunar skálarinnar eða breyta frumunni með því að skeyta inn sérstöku geni. Eftir margra ára tilraunir hafa vísindamenn fundið einskonar uppskrift fyrir stjórnun á sérhæfingu stofnfruma úr fósturvísum í ákveðnar tegundir af frumum.

Stofnfrumur í fullvaxta dýrum.

Í fullvaxta dýrum og mönnum eru líka stofnfrumur sem þjóna þeim tilgangi að leysa af hólmi sérhæfðar frumur sem geta ekki endurnýjað sjálfar sig eins og þörf er á. Stofnfrumur fullorðinna geta ekki eins og fósturvísis stofnfrumur myndað allar gerðir af frumun í lífverunni, þó svo að þær geti myndað margar gerðir.

Það hefur lengi legið fyrir að líkaminn hefur ákveðna hæfni til viðgerða og endurmyndunar á fullmynduðum sérhæfðum vefjum ýmissa líffæra. Til dæmis getur sérstök gerð af stofnfrumum í beinmerg myndað allar gerðir af blóðkornum og önnur gerð getur myndað bein, brjósk, fitu, vöðva og innri vegg í æðum. Það finnast jafnvel í heilanum stofnfrumur sem endurnýja ákveðnar tegundir af taugafrumum. Nýlega hafa vísindamenn fundið stofnfrumur í húð, hári, augum og tannkviku, þó svo að fullorðin dýr og menn hafi aðeins lítið magn af stofnfrumum hafa vísindamenn fundið leiðir til að þekkja og einangra þessar frumur úr ýmsum vefjum og í sumum tilfellum ræktað þær. Með réttum ræktunaraðstæðum hefur verið hægt að láta þær mynda margar tegundir af sérhæfðum frumum.

Það er þó mjög lítið magn af stofnfrumum í hverjum vef og þegar búið er að einangra þær er hæfni þeirra til að skipta sér takmarkaður, sem veldur því að það reynist erfitt að framleiða mikið magn af stofnfrumum. Verið er að reyna að finna betri leiðir til að framleiða mikið magn af fullorðnum stofnfrumum í ræktunum og stjórna þeim þannig til að mynda sérhæfðar frumur sem geta verið notaðar í meðferðum gegn sjúkdómum og meiðslum. Með því að nota stofnfrumur úr fullorðnum mönnum er hægt að sneiða hjá mörgum þeirra siðfræðilegu ágreiningsefna sem uppi hafa verið um stofnfrumurannsóknir.

Rannsóknir.

Tilgangur með stofnfrumurannsóknum er ekki að einrækta lífverur þó það hafi verið gert. Rannsóknir á stofnfrumum hvort sem er um að ræða úr fósturvísi eða fullvaxta dýrum eða mönnum er uppspretta af verðmætum upplýsingum um sérhæfingu fruma og hefur gífurlega möguleika hvað varðar læknavísindin. Hæfileiki þeirra til að endurnýja sig felur í sér mikla möguleika á nýjum meðferðarúrræðum gegn ýmsum sjúkdómum og sködduðum líffærum eins og sykursýki, hjartasjúkdómum, Parkisons og svo framvegis. Fullorðnar stofnfrumur úr beinmerg hafa lengi verið notaðar sem uppspretta fyrir ónæmisvarnarfrumur fyrir sjúklinga sem eru með ónæmissjúkdóm eða hafa gengið í gegnum geislameðferð sökum krabbameins.

Vísindamenn halda að vefir sem komnir er af fósturvísis og fullorðnum stofnfrumun munu sýna mismunandi viðbrögð gegn höfnun við ígræðslu. Það er haldið að fullorðnar stofnfrumur og vefir sem ræktaðir eru úr þeim muni hafa minni tilhneygingu til að vera hafnað eftir ígræðslu. Þetta er vegna þess að stofnfrumur frá sjúklingnum sjálfum gætu verið ræktaðar og látnar sérhæfast í sérstaka tegund af frumum og svo verið ígrædd í sjúklinginn. Notkun á fullorðins stofnfrumum og vefjum ræktaðir úr stofnfumum sjúklingsins sjálfs þýðir að það eru mun minni lýkur á að ónæmiskerfi líkamanns hafni því. Þetta hefur mikla kosti þar sem höfnun á ígræddum vefjum er stórt vandamál, því að í flestum tilfellum verður að nota ónæmisbælandi lyf sem hafa oft miklar aukaverkanir, þar með verður hægt að komast hjá því að nota þessi lyf og einnig leyst vandann um siðferðisleg sjónarmið við notkun á stofnfrumum úr fósturvísum.

Nýlegar rannsóknir hafa sýnt að það er hægt að rækta fósturvísis stofnfrumur með því að nota sérhæfðar frumur úr fullvaxta einstaklingum. Það er gert með því að snúa ferlinu við þannig að þær afsérhæfast og geta síðan sérhæfst aftur eftir það jafnvel í aðrar frumur en þær voru upprunalega. Þetta var fyrst tilkynnt árið 2007, með húðfrumum músa en síðan þá hefur þetta verið gert með húðfrumum úr mönnum. Í öllum tilfellum umbreyttu vísindamenn húðfrumum í fósturvísis stofnfrumur með því að nota retroveiru. Þannig var hægt að skeyta inn auka klónuðum afritun af fjórum „stofnfrumu“ frumgerðum af stjórnunar genum. Hingað til hafa allar rannsóknir sýnt að umbreyttu frumurnar sem eru kallaðar "induced pluripotent stem cell" (iPS) geta gert allt það sem fósturvísis stofnfrumurnar geta. Fínstilla þarf þessa tækni og hefur orðið mikil framför í þeim efnum. Þessar frumur gætu verið svo sérsniðnar fyrir hvern sjúkling þannig að hætta á höfnun yrði hverfandi.

En margt er enn óvitað og eftir er að gera margar rannsóknir til að skilja hvernig hægt er að nota stofnfrumu meðferð til að lækna sjúkdóma, sem oft er nefnt endurnýjandi eða uppbyggjandi læknisfræði (e. "regenerative" eða "reparative medicine"). Rannsóknarvinnan miðast við að reyna að skilja eiginleika frumanna og hvað veldur því að þær mynda sérhæfðar frumur. Einnig hafa rannsóknir leitt í ljós vitneskju um hvernig lífverur þroskast frá einni frumu í fullþroskaða lífveru og hvernig heilbrigðar frumur koma í staðinn fyrir skemmdar frumur í fullorðnum lífverum.

Siðferði rannsókna á fósturvísum.

Rannsóknir á fósturvísum eru umdeildar og í mörgum löndum eru ræktun á fósturvísum manna til rannsókna bönnuð. Í sumum löndum eru rannsóknir leyfðar á fósturvísum sem ekki eru nýttir til barneigna eftir tæknifrjóvgunarmeðferð en þá verður samþykki foreldra að liggja fyrir.

Á Íslandi gilda svipaðar reglur. Rannsóknir á fósturvísum eru bannaðar nema með samþykki kynfrumugjafa þess. Framleiðsla á fósturvísum eingöngu í þeim tilgangi að gera rannsóknir er líka bönnuð.

Ástæður fyrir svona miklum umræðum um þessar rannsóknir eru meðal annars vegna trúarlegar ástæður og hugsanleg brot á mannréttindarlögum. Umdeilt er hvenær fósturvísir verður einstaklingur sem hefur grundvallarréttindi.

Rannsóknir á fullorðinsstofnfrumum hafa ekki lent inn í þessari umræðu þar sem stofnfrumur eru teknar úr fullorðnum einstaklingi. Rannsóknir eru því mun lengra á veg komnar og má þar nefna blóðmyndandi stofnfrumur sem dæmi.

Viðhorf manna á rannsóknum á fósturvísum manna má skipta gróflega í þrennt: persónuviðhorf, lífverndunarviðhorf og sérstöðuviðhorf.

Samkvæmt persónuviðhorfi segir að fósturvísar uppfylli ekki þau skilyrði til að njóta siðferðislegra réttinda. Til þess þyrfti lífveran að öðlast einhvers konar sjálfsvitund þ.e.a.s vera persóna og þau skilyrði uppfylli fósturvísar ekki og því megi rækta þá eingöngu til rannsókna. Fósturvísa megi nota til þess að bæta lífskilyrði persónu. Persónusinnar líta svo á að fyrstu dagana eftir getnað hafi fósturvísirinn lítil auðkenni manns og njóti ekki siðferðisréttar umfram frumuklasa annarra dýra.

Lífverndunarsinnar segja að fósturvísir sé í raun smæsta form manneskju og sé í raun sama persóna allt frá getnaði. Fósturvísar njóta því fullra réttinda þar með talið rétt til lífs. Öll afskipti sem ekki eru í þágu fósturvísisins sjálfs séu því með öllu óréttanleg. Lífverndunarsinnar eru algjörlega mótfallnir framleiðslu á fósturvísum til þess að ná úr þeim stofnfrumum. Þeir eru í raun andstaðan á við persónuviðhorfið.

Sérstöðuviðhorf byggir á því að það skuli meta rannsóknir á fósturvísum í stað þess að setja blátt bann á slíkar rannóknir. Bera skuli samt vissa virðingu fyrir fósturvísum þótt þeir séu ekki persónur því þeir hafi alla burði til að þroskast yfir í persónu. Fósturvísarnir hafa því viss réttindi en samt ekki á við réttindi persónu. Það þyrfti að vega og meta hvert tilvik fyrir sig vegna þess að siðferðisstaðan vegur stundum þyngra en persónu og stundum ekki. Með of miklu frjálsræði á rannsóknum á fósturvísum gæti helgi mannlífsins verið skoðuð með meiri léttúð en áður og virðing við mannlífi stefnt í voða.

Rannsóknir á stofnfrumum eru skammt á veg komnar og ljóst er að mikil vinna er framundan áður en hægt verður að fullnýta stofnfrumur við hinum ýmsu sjúkdómum og jafnvel fæðingargöllum. Á komandi árum eiga menn eftir að skilja betur sérhæfingu stofnfrumna og hvernig þær vinna í líkamanum. Með aukinni vitneskju á stofnfrumum verður hægt að bæta lífsskilyrði sjúklinga til muna.