Nevrale stamceller, stort sett udifferensierte celler med opprinnelse i sentralnervesystemet. Nevrale stamceller (NSCs) har potensial til å gi opphav til avkomceller som vokser og differensierer til nevroner og glialceller (ikke-nevronale celler som isolerer nevroner og forbedrer hastigheten som neuroner sender signaler).
stamcelle: Nevrale stamceller
Forskning har vist at det også er stamceller i hjernen. Hos pattedyr dannes svært få nye nevroner etter fødselen, men noen nevroner
I mange år trodde man at hjernen var et lukket, fast system. Til og med den anerkjente spanske nevroanatomist Santiago Ramón y Cajal, som vant Nobelprisen for fysiologi i 1906 for å etablere nevronen som den grunnleggende cellen i hjernen, var ikke klar over mekanismene til nevrogenesen (dannelsen av nervevev) i løpet av hans ellers bemerkelsesverdige karriere. Det var bare en håndfull funn, først og fremst hos rotter, fugler og primater, i siste halvdel av 1900-tallet som antydet om hjernecellers regenererende evne. I løpet av denne tiden antok forskere at når hjernen først ble skadet eller begynte å bli dårligere, ikke kunne regenerere nye celler på den måten som andre typer celler, som lever- og hudceller, kan regenerere. Generasjonen av nye hjerneceller i den voksne hjernen ble antatt å være umulig, siden en ny celle aldri helt kunne integrere seg i det eksisterende komplekse systemet i hjernen. Det var først i 1998 at NSC-er ble oppdaget hos mennesker, først funnet i en region i hjernen kalt hippocampus, som var kjent for å være medvirkende til dannelsen av minner. Senere ble det også funnet at NSC-er var aktive i luktpærene (et område som behandler lukt) og sovende og inaktivt i septum (et område som behandler følelser), striatum (et område som behandler bevegelse) og ryggmargen.
I dag undersøker forskere legemidler som kan aktivere sovende NSC-er i tilfelle områdene der nevronene befinner seg, blir skadet. Andre forskningsveier prøver å finne ut måter å transplantere NSC-er i skadede områder og å lokke dem til å migrere gjennom skadede områder. Fortsatt andre stamcelleforskere søker å ta stamceller fra andre kilder (dvs. embryoer) og å påvirke disse cellene til å utvikle seg til nevroner eller glialceller. De mest kontroversielle av disse stamcellene er de som er anskaffet fra menneskelige embryoer, som må ødelegges for å få cellene. Forskere har vært i stand til å skape induserte pluripotente stamceller ved å omprogrammere voksne somatiske celler (celler i kroppen, unntatt sædceller og eggceller) gjennom introduksjonen av visse regulatoriske gener. Generering av omprogrammerte celler krever imidlertid bruk av et retrovirus, og derfor har disse cellene potensial til å introdusere skadelige kreftfremkallende virus i pasienter. Embryonale stamceller (ESC-er) har et fantastisk potensial, siden de er i stand til å bli omgjort til alle typer celler som finnes i menneskekroppen, men ytterligere forskning er nødvendig for å utvikle bedre metoder for å isolere og generere ESC-er.
Hjerneslag er et forskningsområde der det er oppdaget mye om løftet og kompleksiteten i stamcelleterapi. To hovedtilnærminger kan tas for stamcellebehandling: den endogene tilnærmingen eller den eksogene tilnærmingen. Den endogene tilnærmingen er avhengig av å stimulere voksne NSCs i pasientens egen kropp. Disse stamcellene finnes i to soner av dentate gyrus (en del av hippocampus) i hjernen, så vel som i striatum (en del av basalgangliene som ligger dypt inne i hjernehalvdelene), neocortex (ytre tykkelse av sterkt viklet hjernebark) og ryggmargen. I rottemodeller er vekstfaktorer (cellevekstformidlende substanser), som fibroblastvekstfaktor-2, vaskulær endotelial vekstfaktor, hjerneavledet nevrotrofisk faktor og erytropoietin, blitt administrert etter hjerneslag i et forsøk på å indusere eller styrke neurogenese, derved avverge hjerneskade og anspore funksjonell bedring. Den mest lovende vekstfaktoren i rottemodellene var erytropoietin, som fremmer nevrale stamfødtscelleformering og har vist seg å indusere neurogenese og funksjonell forbedring etter embolisk hjerneslag hos rotter. Dette ble fulgt av kliniske studier der erytropoietin ble gitt til en liten prøve med hjerneslagpasienter, som til slutt viste dramatiske forbedringer i forhold til individer i placebogruppen. Erythropoietin har også vist løfte hos pasienter med schizofreni og hos pasienter med multippel sklerose. Imidlertid må ytterligere studier utføres i større grupper av pasienter for å bekrefte effekten av erytropoietin.
Eksogene stamcellebehandlinger er avhengige av ekstraksjon, in vitro-dyrking og etterfølgende transplantasjon av stamceller til de områdene i hjernen som er berørt av hjerneslag. Studier har vist at voksne NSC-er kan fås fra dentate gyrus, hippocampus, hjernebark og subkortisk hvit substans (lag under hjernebarken). Faktiske transplantasjonsstudier er blitt utført på rotter med ryggmargsskade ved bruk av stamceller som var blitt biopsiert fra den subventrikulære sonen (området bak veggene i de væskefylte hjernehulen eller ventriklene) i den voksne hjernen. Heldigvis var det ingen funksjonsunderskudd som følge av biopsien. Det har også vært studier på rotter der ESC-er eller fosteravledede nevrale stamceller og stamfaderceller (udifferensierte celler; lik stamceller, men med smalere differensieringsevne) er blitt transplantert til regioner i hjernen som er skadet av hjerneslag. I disse studiene differensierte de podede NSC-ene vellykket til nevroner og gliaceller, og det var en viss funksjonell bedring. Det viktigste forbeholdet med eksogene terapier er imidlertid at forskere ennå ikke har forstått de underliggende mekanismene for differensiering av stamfadecellene og deres integrasjon i eksisterende nevronale nettverk. I tillegg vet forskere og klinikere ennå ikke hvordan de skal kontrollere spredning, migrasjon, differensiering og overlevelse av NSCs og deres avkom. Dette skyldes det faktum at NSC er delvis regulert av det spesialiserte mikro-miljøet, eller nisje, der de er bosatt.
Det har også vært forsket på hematopoietiske stamceller (HSC-er), som vanligvis differensierer til blodceller, men som også kan transdifferensieres til nevrale linjer. Disse HSC-ene finnes i benmarg, navlestrengsblod og perifere blodceller. Interessant nok har disse cellene blitt spontant mobilisert av visse typer slag, og kan også mobiliseres ytterligere av granulocyttkolonistimulerende faktor (G-CSF). Studier av G-CSF hos rotter har vist at det kan føre til funksjonsforbedring etter hjerneslag, og kliniske studier på mennesker virker lovende. Eksogene studier er også blitt utført på rotter med HSC. HSC-ene ble administrert lokalt på skadestedet i noen studier eller administrert systemisk gjennom intravenøs transplantasjon i andre studier. Den siste prosedyren er ganske enkelt mer mulig, og de mest effektive HSC-ene ser ut til å være de som er avledet fra perifert blod.
Forskningen som er gjort på stamcellebehandlinger mot epilepsi og Parkinsons sykdom, viser også løftet og vanskeligheten med å dyrke stamceller riktig og introdusere dem i et levende system. Når det gjelder ESC-er, har studier vist at de er i stand til å bli differensiert til dopaminerge nevroner (nevroner som overfører eller aktiveres av dopamin), ryggmargsmotoriske nevroner og oligodendrocytter (ikke-nevroniske celler assosiert med dannelsen av myelin). I studier som var rettet mot å behandle epilepsi, ble embryonale mus-stamledede neurale forløpere (ESNer) transplantert inn i hippocampi fra kronisk epileptiske rotter og kontrollrotter. Etter transplantasjon ble det ikke funnet noen forskjeller i de funksjonelle egenskapene til ESN-ene, ettersom de alle viste de synaptiske egenskapene som er karakteristiske for nevroner. Det gjenstår imidlertid å se om ESN-er har evnen til å overleve i lengre perioder i den epileptiske hippocampus, å differensiere til nevroner med de rette hippocampalfunksjonene, og å undertrykke lærings- og hukommelsesunderskudd ved kronisk epilepsi. NSC-er, derimot, er allerede observert å overleve og å differensiere til forskjellige funksjonelle former for nevroner hos rotter. Det er imidlertid uklart om NSC-er kan differensiere seg til de forskjellige funksjonsformene i passende mengder og om de kan synapse ordentlig med hyperexcitable nevroner for å hemme dem, og dermed dempe anfall.
Behandlinger for Parkinsons sykdom viser også løfte og møter lignende hindringer. Klinisk undersøkelse er utført på transplantasjon av føtal mesencefalt humant vev (vev avledet fra mellomhinnen, som utgjør en del av hjernestammen) i striataene til Parkinson-pasienter. Imidlertid er dette vevet av begrenset tilgjengelighet, og det er det som gjør ESC-transplantasjon mer tiltalende. Faktisk har forskning allerede vist at transplanterbare dopaminerge nevroner - den typen nevroner som er berørt i Parkinsons sykdom - kan genereres fra mus, primat og humane ESC. Den viktigste forskjellen mellom mus og menneskelige ESC-er er imidlertid at menneskelige ESC-er tar mye lengre tid å differensiere (opptil 50 dager). I tillegg krever differensieringsprogrammer for menneskelige ESCer innføring av dyreserum for å formere seg, noe som kan være i strid med visse medisinske forskrifter, avhengig av landet. Forskere vil også måtte finne ut en måte å få ESC-avledede dopaminerge stamceller til å overleve i en lengre periode etter transplantasjon. Endelig er det spørsmålet om renheten til ESC-avledede cellepopulasjoner; alle cellene må være sertifisert som dopaminergiske forløperceller før de trygt kan transplanteres. Likevel forbedrer differensierings- og renseteknikker med hver studie. Generasjonen av store banker med rene og spesifikke cellepopulasjoner for menneskelig transplantasjon er fortsatt et oppnåelig mål.
