Neurale stamcelle, stort set udifferentieret celle, der stammer fra centralnervesystemet. Neurale stamceller (NSC’er) har potentiale til at give anledning til afkomsceller, der vokser og differentierer sig til neuroner og gliaceller (ikke-neuronale celler, der isolerer neuroner og øger den hastighed, hvormed neuroner sender signaler).
I årevis troede man, at hjernen var et lukket, fastlåst system. Selv den berømte spanske neuroanatom Santiago Ramón y Cajal, som fik Nobelprisen i fysiologi i 1906 for at have fastslået neuronet som hjernens grundlæggende celle, var i sin ellers bemærkelsesværdige karriere uvidende om neurogenesens (dannelsen af nervevæv) mekanismer. Der var kun en håndfuld opdagelser, primært hos rotter, fugle og primater, i sidste halvdel af det 20. århundrede, som antydede hjernecellers regenerative evne. I denne periode antog forskerne, at når først hjernen blev beskadiget eller begyndte at forfalde, kunne den ikke regenerere nye celler på samme måde, som andre celletyper, f.eks. lever- og hudceller, kan regenerere sig. Generering af nye hjerneceller i den voksne hjerne blev anset for at være umulig, da en ny celle aldrig kunne integrere sig selv fuldt ud i det eksisterende komplekse hjernesystem. Det var først i 1998, at man opdagede NSC’er hos mennesker, og de blev først fundet i et område af hjernen kaldet hippocampus, som var kendt for at spille en vigtig rolle i dannelsen af hukommelser. Senere blev det også konstateret, at NSC’er var aktive i olfaktoriske bulber (et område, der behandler lugt) og hvilende og inaktive i septum (et område, der behandler følelser), striatum (et område, der behandler bevægelse) og rygmarven.
I dag undersøger forskere lægemidler, der kan aktivere hvilende NSC’er i tilfælde af, at de områder, hvor neuronerne er placeret, bliver beskadiget. Andre forskningsveje går ud på at finde ud af, hvordan man kan transplantere NSC’er til beskadigede områder og få dem til at vandre rundt i de beskadigede områder. Andre stamcelleforskere forsøger at tage stamceller fra andre kilder (f.eks. embryoner) og at påvirke disse celler til at udvikle sig til neuroner eller gliaceller. De mest kontroversielle af disse stamceller er dem, der udvindes fra menneskelige embryoner, som skal destrueres for at få fat i cellerne. Forskere har været i stand til at skabe inducerede pluripotente stamceller ved at omprogrammere voksne somatiske celler (celler i kroppen, undtagen sæd- og ægceller) ved at indføre visse regulerende gener. Genereringen af reprogrammerede celler kræver imidlertid brug af et retrovirus, og derfor kan disse celler potentielt føre skadelige kræftfremkaldende virus ind i patienterne. Embryonale stamceller (ESC) har et fantastisk potentiale, da de er i stand til at blive omdannet til enhver celletype, der findes i menneskekroppen, men der er behov for yderligere forskning for at udvikle bedre metoder til at isolere og generere ESC’er.
Herredning af slagtilfælde er et forskningsområde, hvor der er blevet opdaget meget om stamcelleterapiens løfter og kompleksitet. Der kan anvendes to hovedtilgange til stamcelleterapi: den endogene tilgang eller den eksogene tilgang. Den endogene tilgang er baseret på stimulering af voksne NSC’er i patientens egen krop. Disse stamceller findes i to zoner af den dentate gyrus (en del af hippocampus) i hjernen samt i striatum (en del af basalganglierne dybt inde i hjernehalvdelene), neocortex (den yderste tykkelse af den meget snoede hjernebark) og rygmarven. I rottemodeller er vækstfaktorer (cellevækstformidlende stoffer) som f.eks. fibroblastvækstfaktor-2, vaskulær endotelial vækstfaktor, hjerneafledt neurotrofisk faktor og erythropoietin blevet indgivet efter slagtilfælde i et forsøg på at fremkalde eller øge neurogenese og derved afværge hjerneskader og fremme den funktionelle genopretning. Den mest lovende vækstfaktor i rottemodellerne var erythropoietin, som fremmer proliferation af neurale progenitorceller og har vist sig at fremkalde neurogenese og funktionel forbedring efter embolisk slagtilfælde hos rotter. Dette blev fulgt op af kliniske forsøg, hvor erythropoietin blev administreret til et lille udsnit af apopleksipatienter, som til sidst viste dramatiske forbedringer i forhold til personer i placebogruppen. Erythropoietin har også vist sig lovende hos patienter med skizofreni og hos patienter med multipel sklerose. Der skal dog foretages yderligere undersøgelser på større grupper af patienter for at bekræfte effekten af erythropoietin.
Exogene stamcelleterapier er afhængige af ekstraktion, in vitro-kultivering og efterfølgende transplantation af stamceller til de områder af hjernen, der er påvirket af slagtilfælde. Undersøgelser har vist, at voksne NSC’er kan udvindes fra dentate gyrus, hippocampus, cerebral cortex og subkortikal hvid substans (laget under cerebral cortex). Der er gennemført egentlige transplantationsundersøgelser på rotter med rygmarvsskade ved hjælp af stamceller, der var blevet biopsieret fra den subventrikulære zone (området under væggene i de væskefyldte hjernehuler eller ventrikler) i den voksne hjerne. Heldigvis var der ingen funktionelle mangler som følge af biopsien. Der er også foretaget undersøgelser på rotter, hvor man har transplanteret ESC’er eller neurale stamceller fra fostre og progenitorceller (udifferentierede celler; ligner stamceller, men har en snævrere differentieringsevne) i områder af hjernen, der er beskadiget af slagtilfælde. I disse undersøgelser lykkedes det de transplanterede NSC’er at differentiere sig til neuroner og gliaceller, og der var en vis funktionel genopretning. Det største forbehold i forbindelse med eksogene behandlinger er imidlertid, at forskerne endnu ikke fuldt ud har forstået de underliggende mekanismer for differentiering af stamcellerne og deres integration i eksisterende neuronale netværk. Desuden ved forskere og klinikere endnu ikke, hvordan de kan kontrollere proliferation, migration, differentiering og overlevelse af NSC’er og deres efterkommere. Dette skyldes, at NSC’er delvist reguleres af det specialiserede mikromiljø eller den niche, som de befinder sig i.
Der har også været forskning i hæmatopoietiske stamceller (HSC’er), som normalt differentierer til blodceller, men som også kan transdifferentieres til neurale linjer. Disse HSC’er kan findes i knoglemarv, navlestrengsblod og perifere blodceller. Det er interessant, at disse celler har vist sig at blive spontant mobiliseret ved visse typer slagtilfælde og kan også mobiliseres yderligere ved hjælp af granulocyt-koloni-stimuleringsfaktor (G-CSF). Undersøgelser af G-CSF på rotter har vist, at det kan føre til funktionel forbedring efter slagtilfælde, og kliniske forsøg på mennesker ser lovende ud. Der er også blevet gennemført eksogene undersøgelser på rotter med HSC’er. HSC’erne blev i nogle undersøgelser administreret lokalt på skadestedet eller i andre undersøgelser administreret systemisk gennem intravenøs transplantation. Sidstnævnte procedure er ganske enkelt mere gennemførlig, og de mest effektive HSC’er synes at være dem, der stammer fra det perifere blod.
Den forskning, der er blevet udført om stamcelleterapier mod epilepsi og Parkinsons sygdom, viser også, hvor lovende og vanskeligt det er at dyrke stamceller korrekt og indføre dem i et levende system. Med hensyn til ESC’er har undersøgelser vist, at de er i stand til at blive differentieret til dopaminerge neuroner (neuroner, der transmitterer eller aktiveres af dopamin), spinalmotoriske neuroner og oligodendrocytter (ikke-neuronale celler, der er forbundet med dannelsen af myelin). I undersøgelser med henblik på behandling af epilepsi blev neurale forstadier (ESN’er) fra embryonale stamceller fra musen transplanteret i hippocampi fra kronisk epileptiske rotter og kontrolrotter. Efter transplantationen blev der ikke fundet nogen forskelle i ESN’ernes funktionelle egenskaber, da de alle udviste de synaptiske egenskaber, der er karakteristiske for neuroner. Det er dog stadig uvist, om ESN’er har evnen til at overleve i længerevarende perioder i den epileptiske hippocampus, til at differentiere sig til neuroner med de rette hippocampale funktioner og til at undertrykke indlærings- og hukommelsesunderskud i kronisk epilepsi. På den anden side er det allerede blevet observeret, at NSC’er kan overleve og differentiere sig til forskellige funktionelle former for 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 synapsere korrekt med hyperexcitable neuroner for at hæmme dem og derved bremse anfald.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Behandlinger for Parkinsons sygdom er også lovende og står over for lignende forhindringer. Der er udført klinisk forskning i transplantation af humant føtalt mesencefalvæv (væv, der stammer fra mellemhjernen, som udgør en del af hjernestammen) i striata hos Parkinson-patienter. Dette væv er imidlertid kun i begrænset omfang tilgængeligt, hvilket gør ESC-transplantation mere tiltrækkende. Forskning har allerede vist, at der kan genereres transplanterbare dopaminerge neuroner – den type neuroner, der er påvirket af Parkinsons sygdom – fra ESC’er fra mus, primater og mennesker. Den eneste store forskel mellem mus og menneskelige ESC’er er imidlertid, at menneskelige ESC’er er meget længere tid om at differentiere sig (op til 50 dage). Desuden kræver differentieringsprogrammer for humane ESC’er, at der tilføres dyreserum for at kunne opformeres, hvilket kan være i strid med visse medicinske bestemmelser, afhængigt af landet. Forskerne skal også finde ud af, hvordan de kan få ESC-afledte dopaminerge stamceller til at overleve i længere tid efter transplantation. Endelig er der spørgsmålet om renheden af ESC-afledte cellepopulationer; alle cellerne skal certificeres som dopaminerge forløberceller, før de kan transplanteres uden risiko. Ikke desto mindre forbedres differentierings- og rensningsteknikkerne for hver undersøgelse. Generering af store banker af rene og specifikke cellepopulationer til transplantation på mennesker er fortsat et opnåeligt mål.