DET MIDLERTIDIGE UDVALG OM HUMANGENETIK OG DE ØVRIGE NYE TEKNOLOGIER INDEN FOR MODERNE LÆGEVIDENSKAB

Transkript

1 DET MIDLERTIDIGE UDVALG OM HUMANGENETIK OG DE ØVRIGE NYE TEKNOLOGIER INDEN FOR MODERNE LÆGEVIDENSKAB HØRING den 26. april 2001 Carlos Alonso BEDATE Akademisk curriculum Kandidatgrad i filosofi Universidad Pont. Alcalá de Henares 1960 Kandidatgrad i teologi Facultad Pontificia de Granada 1966 Mastergrad i genetik California University, Davis, USA 1969 Kandidatgrad i biovidenskab Universidad de Granada 1973 Doktorgrad i videnskab Universidad de Granada 1974 Doktorgrad i videnskab Universitetet i Nijmegen, Holland 1972 Forskningsprofessor, CSIC, Centeret for molekylær biologi. Adresse: Postadresse: Centro de Biología Molecular Facultad de Ciencias Universidad Autónoma de Madrid MADRID Telefon: Calonso@trasto.cbm.uam.es Æresdoktor ved Universidad Autónoma de Madrid, Madrid. Ekspert under det internationale overvågningsprogram "Vaccination trial against malaria Tanzania", (CSIC Spanien - MRI (Switzerland) WHO). Formand for den bioetiske komité ved det øverste råd for videnskabelig forskning, CSIC, Næstformand for CSIC s bioetiske komité, Deltagelse i nationale projekter 24 Deltagelse i erhvervsprojekter 4 Vejleder, doktorafhandlinger 19 Bogkapitler 16 Internationale projekter 125 DV/437357DA.doc 1

2 Patenter: 1- Carlos Alonso, José María Requena og Manuel Carlos López Método de diagnóstico y clasificación de especies de Trypanosoma cruci (Metode til diagnosticering og klassificering af arter af Trypanosoma cruci) Indehaver: CSIC, nr Carlos Alonso, José María Requena og Manuel Soto Gen Quimérico para el diagnóstico de Leishmaniasis y proteína asociada (kimære gen til diagnosticering af Leishmaniasis og Leishmaniasis-associeret protein) Nr. P Indehaver: Laboratorios Leti * * * Genetik og medicin Inddragelse af embryoner og kloning i forskning (videnskabelige, medicinske, etiske, juridiske og psykologiske aspekter (terapeutisk kloning med henblik på at frembringe totipotente stamceller, andre typer stamceller, organer og væv til transplantation, vævs- og organdyrkning)). Differentiering af celler opnås ved iværksættelse af en progressiv sekvens af morfologiske og molekylære stadier, der opstår på grundlag af den differentielle ekspansion i de gener, som udgør genomet. Selv om stadierne for cellespeciation- og bestemmelse hovedsageligt kan henføres til de transkriptionelle og differentielle aktivitetsstadier, er de dynamiske egenskaber, herunder særligt dem, der knytter sig til embryonale celler, ikke nødvendigvis forbundet med denne differentielle ekspression, da der kan forekomme signaler, der interfererer i processen og vender den om. Forekomsten af disse meget karakteristiske egenskaber betyder, at de embryonale celler adskiller sig meget fra celler med terminal differentiering. Der er forskellige systemer i embryonerne, der isolerer disse signaler, og som tilfører de embryonale celler deres særlige differentieringsstadier. Disse determinanter kan være topologiske (cytoplasmatisk lokalisering), kromosomale (ændringer) og molekylære (induktorer). I starten i de embryonale cellers udvikling deles de normalt uden at vokse, hvormed dattercellerne tildeles et nærmere bestemt område af ægget og dermed en specifik og defineret topologisk oplysning. Hvis en regulerende eller determinant oplysning om en cytoplasmatisk lokalisering således findes i et bestemt område i det tidlige embryon, arves dette signal, forudsat at der forefindes en mekanisme, som etablerer et determinationsstadie for blastomere. Man kan ligeledes tale om de ændringsstadier, som kromosomerne gennemgår, som følge af de regulerende signaler eller celleepigenesis. Et andet signal, der ikke nødvendigvis er forbundet med genernes differentielle ekspression, og som kan fremkalde særlige differentierings- og udviklingsstadier, er det signal, der fremkommer som følge af de inducerende signaler, der udskilles af en enkelt celle eller en gruppe af celler, og som befinder sig blandt disse. Hos voksne forekommer der ikke terminal celledifferentiering i en moden organisme, men der er grundlæggende tre celletyper i en sådan organisme. En af cellegrupperne er f.eks. muskel- og nervecellerne, der ikke kan deles. En anden gruppe, som under normale omstændigheder ikke vokser, vokser, hvis det organ som cellerne befinder sig i, af en eller anden grund beskadiges eller underkastes særlige stimuleringer. Endeligt er der celler, som konstant producerer, og som stammer fra en gruppe moderceller eller stamceller, der ikke er differentieret, eller som ikke har terminal differentiering. En stamcelle er en celle, der ikke er differentieret, men som kan differentieres for at give DV/437357DA.doc 2

3 plads til mindst én veldifferentieret celletype. Der skelnes mellem embryonale stamceller og somatiske stamceller. Førstnævnte er egentlige totipotente celler, da de, eftersom de ikke er determinante celler, kan danne grundlag for hvilken som helst celletype. Hvad angår de somatiske stamceller, burde disse betegnes som determinante, men ikke differentierede, celler (f.eks. multipotentielle, mesenkyme celler fra knoglemarven, som kunne danne grundlag for knogler eller brusk). Der kan inddrages en mellemtype af stamceller, som er de restringerede stamceller eller udgangsceller, der har et restringeret, proliferativt potentiale, og hvis grundlag er en multipotentiel stamcelle, der dog endnu ikke er differentieret. Disse celler kunne danne grundlag for forskellige celler, dog fra det samme væv, f.eks. neuroners progenitorcelle og gliaceller. Stamcellernes grundlæggende egenskab er, at de er indifferentierede celler, der kan gendanne sig selv og danne højst differentierede progenia. Dette betyder, at disse celler kan danne grundlag for konkrete celletyper, dvs. for datterceller, der har de samme egenskaber som stamcellerne (autogendannelse og differentiering). Disse celler kan deles asymmetrisk: Ved hver deling opnås der en progenitorcelle og en stamcelle, der er ens i forhold til den celle, som dannede grundlag for cellen. Dette sker tilsyneladende ikke hos pattedyr, hvor symmetriske delinger forekommer at være mere fremtrædende. De gendanner sig selv på et givet tidspunkt, mens de på et andet differentierer sig. En anden egenskab ved disse celler er, at de normalt deles langsomt og ikke særligt hyppigt, hvilket tilsyneladende gælder for hudceller (1) og knoglemarvsceller (2). Andre typer, f.eks. stamceller for criptae intestinales, som deler sig ca. hver 12. time, deler sig hurtigt. På det nuværende videnskabelige stadium kan man endnu ikke konkludere, at forekomsten af pluripotente stamceller begrænses til en eller få vævstyper, men at disse celler sandsynligvis forekommer i alle vævstyper, og at de tilsyneladende fungerer som erstatning for de differentierede og specialiserede vævsceller, dvs. således at disse kan opretholde deres homeostase. Den store udvikling, der er sket inden for dette område, er ikke kun baseret på identifikationen af disse celler, men skyldes kloning, reproduktion (genetisk identiske celler), bevarelse af disse celler og muligheden for at tilbagesætte eller omdanne den determinationsproces, som disse celler havde i deres oprindelige væv. På baggrund af denne forudsætning ville en pluripotent stamcelle være blevet skabt. Fremtidens medicin er afhængig af, at disse processer kan føres ud i livet. Oplysninger om cellernes plasticitet antyder, at de isolerede cerebellare precursorer har tilstrækkeligt potentiale til at udvikle progenia for multipel nedarvning i hjernen. Derfor antyder den betydning, der tillægges cellernes arkitektur, som fastlægger den måde, hvorpå de implanterede celler integreres, f.eks. i cerebellum, at de lokale signaler i miljøet spiller en afgørende rolle i differentieringen af populationen af precursorer. Desuden antyder den udprægede plasticitet i de cellulære precursorer i områder med aktiv histogenese, at den potentielle udvikling af precursorerne kan være yderst omfattende, hvis disse udsættes for passende miljøsignaler. Dette er blevet bekræftet i et forsøg, hvis formål var at definere bestemmelsen af de immortaliserede cerebellare precursorer, der er implanteret i embryonets centralnervesystem. Det er endnu ikke fastlagt, om afslutningen på stamcellestadiet og begyndelsen på differentieringen styres uafhængigt af hinanden hos pattedyr. Differentieringen kunne skyldes, at cellen forlader et mikromiljø, som fastholder cellen på stamcelle-stadiet, mens der på den anden side kunne være specifikke signaler, som fremmede differentieringen og, som følge heraf, afslutningen af dette stadium. Der foreligger oplysninger, som viser, at de to mekanismer virker i nervesystemet. DV/437357DA.doc 3

4 Kritiske aspekter ved behandling med stamceller Stamcellers terapeutiske potentiale er ubestrideligt. Når det engang lykkes at indarbejde en rutine i isoleringen, dyrkningen og kontrollen af disse cellers differentieringsformer, kan der dannes væv til celletransplantationer på grundlag af såvel embryonale som modne stamceller. Ved at isolere (modne) stamceller fra en patient og kontrollere differentieringen af disse in vitro kunne der dannes væv, som kunne gendanne cellulære populationer uden risiko for, at immunforsvaret afviste disse. Såfremt der anvendes embryonale stamceller, kunne konverteringen af disse til progenitorceller induceres, og der kunne implanteres en stor population af precursorceller, som kunne danne grundlag for de beskadigede celletyper. Selv om disse terapeutiske alternativer teoretisk set kan betragtes som værende mulige, medfører de forskellige ulemper: Som det har vist sig hos mus, omdanner nogle af stamcellerne sig til teratomer (tumorer, som bevarer deres differentieringsegenskab), når de bliver implanteret, hvorfor der ikke er nogen grund til betvivle, at dette ligeledes kunne ske hos mennesker. Dannelse af multi-, pluri- og totipotente celler på grundlag af modent væv på grundlag af føtalt væv på grundlag af celler fra blastocystens interne masse på grundlag af embryoner på grundlag af kloning ved nuklear transferering. Videnskabelig problematik Det mest alvorlige videnskabelige problem, der knytter sig til anvendelsen af de erfaringer, der er høstet fra forsøg med dyr, er, at en direkte ekstrapolering til mennesker af de forsøg, der er foretaget med gnavere, ikke er mulig. Menneskets cellulære precursorer er meget forskellige fra gnavernes, og det er derfor nødvendigt at foretage et særskilt forsøg. Desuden kan musene ikke betragtes som perfekte forsøgsobjekter, da gennemsnitslevetiden for disse dyr er kort, hvilket ikke gør det muligt at undersøge bestemmelses- og differentieringsprocesserne i så vid udstrækning, som disse processer foregår hos mennesker. Al forskning og kloning ved anvendelse af nuklear transferering af celler med embryonale udviklingsegenskaber har vist, at der er mange celler i organismen, der har multi- og pluripotentiale, og at cellulær bestemmelse og -differentiering ikke er uigenkaldelig, men kan forandres, og at den cellulære plasticitet derfor er meget høj. Der er stadigvæk utallige videnskabelige spørgsmål, der skal afklares: er der en særlig type donorcelle? hvordan kan somatiske celler omprogrammeres? hvordan kan kernens funktionalitet og værtskroppens cytoplasma synkroniseres? hvilke signaler aktiverer det nyligt dannede embryon? hvilke signaler kræves der til progression af denne type embryon? Anvendelse af stamcelledannelse og -identifikation Identifikation af induktions- og formidlingsfaktorer for bestemmelsen og differentieringen. Bestemmelse af genets funktion i differentieringsprocessen. Formidlingsprocessernes proteomics. DV/437357DA.doc 4

5 Opfindelse af medikamenter. Celleterapi. Mucopolysaccharidose type VII. Neurodegenerative sygdomme. Anvendelse af neurale precursorer in situ. Terapi af hæmopoietisk væv. Kurering af diabetes type 1. Etiske spørgsmål Den etiske status for cellerne Muligheden for at danne specifikke stamceller i laboratorier støder i øjeblikket på det problem, at der ikke foreligger viden om, hvilke signaler der er nødvendige for cellebestemmelse- og differentiering. Dog forudsættes det i den forskning, der er nødvendig for at gennemføre disse undersøgelser, at forsøgene udføres på en særlig type celler, som er totipotente. På denne baggrund er det blevet foreslået, at der med fordel kunne dyrkes embryonale celler i laboratorier med henblik på at danne totipotente celler. Den enkleste måde ville være at danne disse celler ved befrugtning af æg med sperm. Det etiske problem, der opstår i forbindelse med dette, er, at disse celler bør anses for værende menneskelige individer og potentielle personer, fordi de kunne føre til skabelsen af et menneske, hvis de blev placeret i et gunstigt miljø. Således ville det svare til at anvende personer, hvis disse celler blev anvendt. Der må ikke anvendes personer, hvorfor disse embryonale celler ikke må anvendes til at danne andre cellulære stammer. For så vidt angår population, er dette forslag efterhånden det mest diskuterede. Mit synspunkt er, at styrken ved dette forslag er blevet underbygget i gyldige videnskabelige paradigmer, og at ethvert dannet menneske frygter at destruere biologiske elementer, der kan føre til skabelsen af et menneske. Den videnskabelige gyldighed af de argumenter, der støttede denne forudsætning om embryoners informative potentiale, svækkes imidlertid gradvist. DV/437357DA.doc 5