Ingen har hittills på konstgjord väg lyckas producera blodstamceller i laboratoriet som kan fungera på ett effektivt sätt efter att de satts in i kroppen. Teorierna till varför det inte fungerar grundar sig på att forskare behöver veta mer om cellernas utvecklingsprocess. I en avhandling från Lunds universitet föreslås nu en ny alternativ förklaring till bristen på framgång i stamcellsforskningen. Den bygger på att de känsliga blodstamcellerna utsätts för en yttre miljö som gör att de på sätt och vis rostar sönder eftersom de tar oxidativ skada.

Våra röda blodkroppar förser kroppen med syre från lungorna och våra vita blodkroppar utgör vårt immunförsvar mot sjukdomar. Eftersom blodceller snabbt slits ut behöver kroppen ersätta dessa genom att tillverka runt 1 biljon nya blodceller varje dag. Ansvarig för denna kontinuerliga nyproduktion är blodstamcellerna som finns i benmärgen. Kroppens många olika typer av blodceller har alla gemensamt att de, likt grenar på ett träd, härstammar från blodstamcellerna. Det är denna centrala roll som gör blodstamcellerna så livsviktiga för oss.

Om man drabbas av en blodsjukdom som blodcancer finns det idag begränsningar i hur effektivt och riskfritt behandlingar kan fungera. Behandlingar grundar sig ofta på att slå ut cancercellerna i patienten med hjälp av cellgifter och radioaktiv strålning. Blodstamceller är extremt känsliga och eftersom behandlingar mot blodcancer påverkar hela kroppen förstörs ofta de friska blodstamcellernas funktion.

– Man kan ofta ta död på cancern men blodstamscellerna dör också under processen. Ersätter man inte dessa så upphör nyproduktionen av blod vilket resulterar i att immunförsvaret helt enkelt packar ihop och patienten dukar under av andra sjukdomar, eller så dör patienten av blodbrist, säger Roger Rönn doktorand på Institutionen för laboratoriemedicin.

Även en bra donator är inte perfekt

Genom en benmärgstransplantation kan en frisk person donera blodstamsceller och därmed ge patienten ett nytt blodsystem. Om transplantationen lyckas, etablerar donatorns blodstamceller en ny kontinuerlig produktion av blodceller och patienten överlever. Men i och med att blodsystemet inklusive immunförsvar kommer ifrån donatorn finns det risk att det nya immunförsvaret ser sin nya värd som främmande och reagerar mot patientens egna vävnader. Därför gäller det att hitta donatorer som är så immunkompatibla som möjligt. Men även om man hittar en kompatibel donator finns det ändå skillnader i blodstamcellernas kvalitet vilket påverkar om och hur snabbt patienten blir frisk.

Det finns därför ett stort behov av blodstamceller för att patienter ska få så optimal och effektiv behandling som möjligt. Odling och produktion av blodstamceller i laboratoriet utgör en möjlig ny källa för att tillgodose detta behov och idag riktas därför stora forskningssatsningar mot att kunna förstå hur blodstamceller naturligt blir till när vi växer i den embryonala utvecklingen. I laboratoriet odlar man stamceller på ett sätt som låter dem ge upphov till många olika typer av celler. Om man förstår denna process och kan ge celler i laboratoriet rätt typ av signaler så borde det vara möjligt att framställa blodstamceller på artificiell väg. Problemet är dock att när framställda celler som ser ut som blodstamceller testas, visar dessa celler en väldigt begränsad funktionalitet och fungerar inte som de blodstamceller som naturligt finns i kroppen.

– Idag kan vi framställa celler som ser ut som blodstamceller, men de är dåliga på att växa och de fungerar inte som de ska. Vi vill att våra framställda celler, likt riktiga blodstamceller, ska kunna ge upphov till ett helt nytt och friskt blodsystem men så blir inte fallet.

Stamcellerna skadas av för mycket syre

Det finns framförallt två vedertagna förklaringar till varför forskare inte kan få fram celler som att fungerar likt blodstamcellerna inuti kroppen. De grundar sig på att man saknar tillräcklig kunskap om hur blodstamcellerna bildas under den embryonala utvecklingsprocessen, alternativt att man inte kan få fram rätt genuttryck i cellerna. Men något man hittills inte har tagit med i beräkningen är den generellt vedertagna arbetsmiljö som cellerna utsätts för i laboratoriet. Celler inuti kroppen utsätts nämligen för låga nivåer av syre men i laboratoriet så orsakar vår vanliga atmosfär att cellerna exponeras för mycket högre syrenivåer.

– Stamcellerna exponeras alltså för samma koncentrationer av syre som vi själva finns och jobbar i. När cellerna befinner sig i en miljö med hög syrehalt förstörs deras funktion eftersom de tar oxidativ skada – vilket kan liknas med att de ”rostar sönder”. Ett illustrativt exempel på sådan spontan oxidation är hur ett äpple blir brunt efter man skurit i det, förklarar Roger Rönn.

Han har mätt cellernas oxidativa skada och satt den i relation till deras tillväxt och utveckling. Det visar sig att arbete i vanlig laboratioriemiljö ger upphov till oxidativ skada som direkt resulterar i att de celler som man försöker tillverka får en funktionell nedsättning. Blodstamcellerna är extremt känsliga och de blodstamceller som erhållit höga nivåer av oxidativ skada växer inte alls, medan de som har lägre skada växer mycket bättre.

Nya odlingsmetoder behövs

– Att odla celler i vår traditionella laboratoriemiljö är något vi har vi hållit på med sedan början av 1900-talet. Det är därför viktigt att inte ta för givet att något så grundläggande som våra vanliga metoder för cellodling inte skulle kunna ligga till grund för de svårigheter som forskare har haft med att framställa funktionsdugliga blodstamceller.

– Det här är ett krön vi måste komma över när det gäller stamcellsforskning. Sedan kanske det finns fler krön längre fram som vi också måste ta oss förbi. Denna forskning tar oss närmare målet att framställa funktionsdugliga blodstamceller i laboratoriet. Lyckas vi med detta kan vi på sikt drastiskt förbättra våra behandlingsmetoder för patienter som lider av alla möjliga typer av blodsjukdomar. Det är det ultimata målet, avslutar Roger Rönn.

Text och foto: ÅSA HANSDOTTER