Framsteg inom forskningen om stamceller
Stamcellsforskning är en förutsättning för regenerativ medicin, som med hjälp av kroppens celler återskapar och läker viktiga organ. Nu har forskare vid Karolinska Institutet, SickKids i Kanada och KU Leuven i Belgien hittat en metod för att definiera den mest universella typen av stamceller, som kan utvecklas till alla celltyper i kroppen. Studien av totipotenta stamceller hos möss har publicerats i Nature Cell Biology.
Totipotens är förmågan hos en cell att både kunna generera varje celltyp i det tidiga embryot och i moderkakan. Den förmågan finns vanligtvis endast under embryots första celldelningar.
Att replikera stamceller från möss i ett totipotent tillstånd i ett laboratorium har länge varit ett eftertraktat mål för världens stamcellsbiologer. En sådan stamcellslinje skulle ha stor betydelse för forskningen inom regenerativ medicin, bland annat för möjligheten att återskapa organ.
– Det finns ett stort intresse av att flytta fram gränserna för stamcellsforskningen, med målet att fånga det totipotenta tillståndet. Men det har saknats kriterier för att bedöma om en stamcellslinje faktiskt har dessa eftertraktade egenskaper, säger Jean Rossant, senior forskare i programmet Development & Stem Cell Biology hos SickKids.
Hittills har stamcellslinjer från möss i pluripotent tillstånd skapats. Det är celler som kan skapa alla celltyper i embryot men inte moderkakan.
Kriterier för bedömning av totipotens
Nu har en forskargrupp från Karolinska Institutet, The Hospital for Sick Children, SickKids, i Kanada och KU Leuven i Belgien definierat tre kriterier för att bedöma om en stamcellslinje från möss visar verklig totipotens. Enligt forskargruppen uppfylls kraven om:
- Cellernas genetiska aktivitet, eller genuttrycksprofiler, liknar de totipotenta cellerna hos ett tidigt embryo snarare än hos pluripotenta stamceller.
- Cellerna kan enkelt omvandlas till celler från embryot och moderkakan i laboratoriemiljö.
- Cellerna kan bidra till såväl moderkakan som till fostret när de återförs till embryot.
Enligt dessa kriterier bedömde forskargruppen två potentiellt totipotenta stamcellslinjer från möss.
– Båda linjerna visade några skillnader i genuttryck från pluripotenta stamceller, men de såg inte ut som totipotenta tidiga embryoceller, och de skapade inte heller funktionella celler i moderkakan. Vi fick konstatera att sökandet efter en totipotent stamcell inte är över, säger Fredrik Lanner, biträdande professor vid institutionen för klinisk vetenskap, intervention och teknik, Karolinska Institutet, och avdelningen för obstetrik och gynekologi, Karolinska Universitetssjukhuset, samt delad sisteförfattare. Han fortsätter:
– Nu är mitt laboratorium särskilt intresserat av att utvidga dessa studier till människan och att intensifiera våra ansträngningar för att etablera humana totipotenta stamceller för att bättre modellera tidig mänsklig embryoutveckling,
Resurs för det vetenskapliga samfundet
Förutom att definiera tre kriterier för totipotenta stamceller, har forskargruppen gjort en omfattande analys av enskilda cellers genetiska aktivitet i embryon och i olika pluripotenta stamcellslinjer. Något som man hoppas kan bli en resurs också för andra forskare.
Forskningen finansierades av Canadian Institutes of Health Research, Genome Canada, Ontario Genomics, Program de bourses de chercheur-boursier FRQS Junior 1, Vetenskapsrådet, Ragnar Söderbergs stiftelse, Ming Wai Lau Center for Reparative Medicine, Centrum för innovativ medicin, Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, Natural Sciences and Engineering Research Council, The Research Foundation-Flanders, KU Leuven Research Fund och SickKids Foundation.
Den här nyhetsartikeln är baserad på ett pressmeddelande från SickKids.
Publikation
”Evaluating totipotency using criteria of increasing stringency”, Eszter Posfai, John Paul Schell, Adrian Janiszewski, Isidora Rovic, Alexander Murray, Brian Bradshaw, Tatsuya Yamakawa, Tine Pardon, Mouna El Bakkali, Irene Talon, Natalie De Geest, Pankaj Kumar, San Kit To, Sophie Petropoulos, Andrea Jurisicova, Vincent Pasque, Fredrik Lanner och Janet Rossant. Nature Cell Biology, online 8 januari 2021, doi: 10.1038/s41556-020-00609-2.