TILLFÄLLIGA UTSKOTTET FÖR HUMANGENETIK OCH ANNAN NY TEKNIK INOM DEN MODERNA MEDICINEN Hearing den 26 april 2001 Carlos Alonso BEDATE Meritförteckning Filosofíe licentiat Katolska universitet i Alcalá de Henares 1960 Teologie licenciat Påvliga fakulteten vid Granada-universitetet 1966 Master i gentik University of California, Davis, USA 1969 Licenciat i biologiska vetenskaper Granada-universitetet 1973 Doktor i naturvetenskaper Granada-universitetet 1974 Doktor i naturvetenskaper Universitetet i Nijmegen, Holland 1972 Innehavare av forskningsprofessur, CSIC Centroét för molekylärbiologi. Postadress: Centro de Biología Molecular Facultad de Ciencias Universidad Autónoma de Madrid. E-28049 MADRID. Telefon: +34 913975070 / +34 913974863 E-post: Calonso@trasto.cbm.uam.es Honorärprofessor vid fristående universitetet (Universidad Autónoma) i Madrid. Internationell övervakare för "Vaccination trial against malaria Tanzania" 1992-1994 (CSIC, Spanien -MRI, Schweiz / WHO). Ordförande i kommittén för bioetik vid tillsynsnämnden för naturvetenskaplig forskning (CSIC) 1994-98 Vice Ordförande i kommittén för bioetik (CSIC) 1998-2001 Deltagande i nationella projekt 24 Deltagande i branschprojekt 4 Handledning av doktoranders 19 Kapitel i läroböcker 16 Internationella arbeten 125 Patent 1- Carlos Alonso, José María Requena, Manuel Carlos López Metod för diagnostisering och klassificering av arter av Trypanosoma cruci Ägare: CSIC n º 9102521 DV/437357ES.doc 1
2- Carlos Alonso, José María Requena, Manuel Soto Metod för diagnostisering av leishmaniasis och associerad protein N º P-9701430 Ägare: Leti-Laboratorierna * * * Genetik och medicin Forskning om embryon och kloning (vetenskapliga, medicinska, etiska, juridiska och psykologiska aspekter, terapeutisk kloning för att framställa universalpotentiella stamceller, organ och vävnader för transplantat och vävnads- och organteknik). Differentieringen av cellerna sker genom förvärv av en progressiv följd av morfologiska och molekylära tillstånd, framkallade genom det särskiljande uttrycket hos de gener som utgör deras genom. Även om tillstånden av cellulär artspecialisering och bestämning till stor del kan tillskrivas dessa tillstånd av transkriptorisk aktivitet, är de dynamiska egenskaperna, särskilt de som finns hos celler av embryonal karaktär, dock inte nödvändigtvis kopplade till denna särskiljande uttryck, då det kan finnas signaler som intervenerar i och kastar om processen. Genom existensen av dessa så karaktäristiska egenskaper skiljer sig på ett särskilt sätt de embryonala cellerna från de celler som har terminal differentiering. Inom ett embryon finns det flera olika system, som innesluter och tilldelar de embryonala cellerna deras tillstånd av särskild differentiering. Determinanterna kan vara topologiska (cytoplasmatisk lokalisering); de kan vara kromsomala (förändringar) och molekylära (induktorer). I utvecklingens första stadier brukar de embryonala cellerna dela sig utan tillväxt, varigenom dottercellerna erhåller en viss region av ägget och med detta en särskild och avgränsad topologisk information. Om en reglerande information eller en information som bestämmer cytoplasmatisk lokalisering placeras i en viss del av det tidiga embryot, kommer därför denna signal att ärvas, förutsatt att det existerar en mekanism som upprättar ett bestämmelsetillstånd mellan blastomerer. På samma sätt kan man tala om de förändringstillstånd som uppkommer i kromosomerna som resultat av reglerande signaler eller av signaler från den cellulära epigenesen [influenser genom externa faktorer]. En annan signal, som inte nödvändigtvis är kopplad till genernas särskiljande uttryck och som kan framkalla differentieringstillstånd och särskild utveckling, är den som föranleds av induceringssignaler, utsöndrade av en cell eller cellgrupp och utväxlade mellan dem. Hos den vuxne har inte alla cellerna i en organism terminal differentiering, utan det existerar i denna organism i huvudsak tre typer av celler. Det finns en grupp av celler, som exempelvis muskelceller eller nervceller, som inte kan dela sig. Ytterligare en grupp, som normalt inte växer, men som gör det, om det organ i vilket de är belägna skadas av någon anledning eller om de underkastas vissa former av stimulans. Slutligen existerar det celler, som är i ständig produktion och som härstammar från en population av moder- eller stamceller, vilka inte är differentierade eller saknar terminal differentiering. En stamcell är en icke-diffentierad cell, som kan differentieras för att ge plats får åtminstone en mycket väl differentierad celltyp. Man kan skilja mellan embryonala stamceller och somatiska stamceller. De förstnämnda är universalpotentiella" celler i ordets egentliga mening [allkunniga], eftersom de, då de är icke-förutbestämda celler, skulle kunna ge upphov till vilken celltyp som helst. Bland de somatiska stamcellerna skulle vi behöva tala om förutbestämda, men icke- DV/437357ES.doc 2
differentierade celler (till exempel multipotentiella mesenkymala celler från benmärgen som skulle kunna ge upphov till ben eller brosk). Man kan inkludera en mellantyp av stamceller, som skulle kunna vara de inskränkta stamcellerna eller cellstamfäderna, som har en begränsad reproduktionspotential och som härstammar från en multipotentiell, men ännu inte differentierade stamcell. Dessa celler skulle kunna ge upphov till olika celler, men av samma vävnad, som exempelvis den cell som alstrar neuroner och gliaceller. Den grundläggande egenskapen hos stamcellerna är att de är icke-differentierade celler med förmåga att förnya sig och generera högeligen differentierad avkomma, dvs. att de kan ge upphov till konkreta celltyper eller också dotterceller som bibehåller samma egenskaper som de (självförnyelse och differentiering). Dessa celler tillskrivs egenskapen att frambringa asymmetriska delningar: Vid varje delning skulle man erhålla en alstrande cell och en stamcell som är likadan som den cell från vilken den härstammar. Detta synes icke vara fallet hos däggdjur, där det förefaller mer uppenbart att delningarna är symmetriska och att de förnyar sig vid en viss tidpunkt och differentierar sig vid en annan. En annan egenskap hos dessa celler är att de i allmänhet delar sig långsamt eller sällan, såsom fallet synes vara med hudens (1) och benmärgens (2) celler. Andra celltyper delar på sig snabbt, t.ex. tarmkryptornas stamceller, vilka delar sig ungefär var 12:e timme. På vetenskapens nuvarande stadium kan man ännu inte säga att förekomsten av stamceller med mångsidig förmåga inskränker sig till en enda eller till några vävnader, utan att de förmodligen existerar i samtliga vävnader och att de synes utgöra en källa för ersättning av vävnadens differentierade och specialiserade celler, dvs. att deras uppgift är att upprätthålla dess homeostas. Den betydande utveckling som skett på detta område har inte bara bestämts av kartläggningen av dessa celler, utan av kloningen, reproduktion (av genetiskt identiska) celler, bibehållande av desamma och av förmågan att omkasta eller omvandla den bestämmelseprocess som de hade i sin ursprungsvävnad. Under den förutsättningen skulle en stamcells multipotentiella kapacitet ha blivit verklighet. Framtidens medicin beror på om dessa förfaranden kan förverkligas. Data om cellens formbarhet tyder på att lillhjärnans isolerade prekursorer har tillräcklig potential för att utveckla avkomma av många olika slag i hjärnan. Betydelsen av cellarkitekturen, vilken bestämmer den form i vilken de inplanterade cellerna kommer att ansluta sig i exempelvis lillhjärnan, indikerar att de lokala signalerna från omgivningen spelar en avgörande roll vid differentieringen av prekursorernas populationer. Den markanta formbarheten hos de cellulära prekursorer som är belägna i regionerna med aktiv histiogenes [vävnadsskapande] tyder dessutom på att prekursorernas potentiella utveckling kan vara ytterst omfattande, om den utsätts för lämpliga externa signaler. Detta har bekräftats i en studie inriktad på att undersöka hur ödet gestaltat sig för de odödliggjorda cebellära prekursorer som inplanterats i embryots centrala nervsystem. Ännu har det inte klargjorts huruvida avslutningen av tillståndet som stamcell och differentieringens inledning är kontrollerade oberoende av varandra hos däggdjur. Differentieringen skulle kunna vara en följd av utgången från en mikromiljö, som kvarhåller cellen i ett tillstånd av stamcell, medan det å andra sidan skulle kunna finnas särskilda signaler som främjar differentieringen och följaktligen cellens lämnande av detta tillstånd. Det finns data som visar att de två mekanismerna verkar inom nervsystemet. Kritiska aspekter på behandling med stamceller. Stamcellernas terapeutiska potential är odiskutabel. Så snart som man lyckas isolera, odla och kontrollera dessa cellers differentieringsvägar rutinmässigt, kommer man att DV/437357ES.doc 3
kunna erhålla vävnader för celltransplantat härrörande från såväl embryonala som fullvuxna stamceller. Genom att isolera (vuxna) stamceller från en patient och kontrollera dessas differentiering in vitro skulle man kunna erhålla vävnader, som återbildar cellulära populationer utan fara för immunitetsbetingad avstötning. I det fall man använder embryonala stamceller skulle man kunna inducera deras omvandling till alstrande celler och inplantera en omfattande population av prekursoriska [förelöpande] celler, som kommer att ge upphov till de skadade cellulära typerna. Även om dessa behandlingsalternativ bör betraktas som genomförbara, medför de diverse olägenheter: Såsom har iakttagits vid försök med råttor, skulle en del stamceller vid inplantering omvandlas till teratom (tumörer som bevarar sin differentieringsförmåga); därför finns det inget skäl att tro att detta inte skulle inträffa hos människor. Erhållande av multi-, pluri- och universalpotentiella celler: från vuxna vävnader från fetus-vävnader från celler i balstocystans interna massa från embryo-vävnader från kloning genom nukleär transferering. Vetenskaplig problematik Det allvarligaste vetenskapliga problemet, när man tänker på tillämpningen av de kunskaper som erhållits från försöksdjur, är att resultaten av studier på gnagare inte kan extrapoleras direkt på människor; de mänskliga förelöparcellerna skiljer sig mycket från sina motsvarigheter hos gnagare och behöver studeras separat. Dessutom kan råttor inte betraktas som perfekta försöksdjur, då dessas medellivslängd är kort och inte låter oss studera bestämnings- och differentieringsprocesserna i hela den omfattning som gäller hos människor. Alla dessa forskningar och kloningen genom nukleär transferering har visat att det finns många celler i organismen med multi- och pluripotential och att företeelserna bestämning och differentiering inte är irreversibla, utan modulerbara och att den cellulära formbarheten därför är mycket hög. Det finns fortfarande otaliga vetenskapliga frågor att ställa: Existerar det någon särskild typ av givarcell? Vilken är reprogrammeringsmekanismen för somatiska celler? Vilken är synkroniseringsmekanismen mellan kärnans funktionalitet och den mottagande cytoplasman? Vilka är signalerna som aktiverar det nyligen bildade embryot? Vilka signaler behövs för att denna typ av embryo skall vidareutvecklas? Tillämpningar av generering och identifiering av stamceller Identifiering av induktionsfaktorer och förmedlare av bestämning en och differentieringen. Fastställande av den genetiska funktionen i differentieringsprocessen. De intermediära processernas proteomik. Detektering av droger Cellbehandling Mucopolysaccharidosis VII. DV/437357ES.doc 4
Neurodegenerativa sjukdomar Användning av neurala prekursorer in situ. Behandling av den hematopoetiska vävnaden. Botande av diabetes av typ 1. Etiska frågor Embryonalcellernas etiska status. Möjligheten att i laboratoriet alstra vissa cellulära stammar bromsas f.n. av svårigheten att klarlägga vilka signaler som krävs för bestämningen och differentieringen. Den forskning som är nödvändig för utförandet av dessa studier kräver emellertid att försöken utförs på en speciell typ av celler, som karaktäriseras av att de är universalpotentiella [totipotentes]. Av detta skäl har man föreslagit att det skulle vara lämpligt att alstra embryonala celler i laboratoriet för att erhålla universalpotentiella celler. Enklast vore det att erhålla dessa celler genom befruktning av äggceller och spermatozoider. Det etiska problem som uppstår i anledning av detta förhållande är att man måste tillerkänna dessa celler egenskapen av mänsklig, och eventuellt personlig, individualitet, eftersom de skulle kunna ge upphov till en människa om de placerades i en lämplig miljö. Att använda dessa celler skulle därför vara likvärdigt med att använda människor. Man kan inte använda människor, alltså kan man inte använda dessa embryonala celler för att alstra andra cellstammar. Denna åsikt är, sanningen att säga, den som för tillfället omfattas av de flesta. Från min synpunkt har styrkan av denna argumentering stötts av vederhäftiga vetenskapliga resonemang vid en viss tidpunkt av vetenskapens utveckling, där vi alla, präglade som vi är av en livsrespekterande kultur, ryggar tillbaka från att förstöra biologiskt material som är i stånd att ge upphov till en människa. Den vetenskapliga relevansen av de argument som har stött detta ställningstagande försvagas för var dag som går. DV/437357ES.doc 5