Embryonala stamceller är unika eftersom de kan utvecklas till praktiskt taget alla typer av vävnadstyp, som kallas ett attribut pluripotens.
Somatisk kärnöverföring ("terapeutisk kloning") erbjuder hopp om att en dag skapa anpassade embryonala stamceller med patientens egen DNA. Här skulle en individs DNA placeras in i ett ägg, vilket resulterar i en blastocyst som rymmer en leverans av stamceller. Men för att få tillgång till dessa celler, måste forskare förstöra ett livskraftigt embryo.
Nu har forskare vid Whitehead Institute har visat att embryonala stamceller kan skapas utan ägg. Genom att genetiskt manipulera mogen hud celler tas från en mus, har forskarna förvandlat dessa celler tillbaka till en pluripotenta tillstånd, en som verkar identisk med en embryonal stamcellsforskning på alla sätt. Inga ägg har använts och inga embryon förstörs.
"Dessa omprogrammeras celler, av alla kriterier som vi kan tillämpa, inte kan skiljas från embryonala stamceller", säger Whitehead Ledamot och MIT professor i biologi Rudolf Jaenisch, ledande författare av papperet som ska visas på nätet 6 juni i naturen.
Vad mer kan dessa omprogrammeras hudceller ge upphov till leva möss, som bidrar till alla typer av vävnadstyp, och kan även överföras via könsceller (spermier eller ägg) till kommande generationer. "Könsceller överföring är den sista och definitiva beviset på att dessa celler kan göra något ett traditionellt framställda embryonala stamceller kan göra", tillägger Jaenisch.
Ytterligare två tidningarna rapportera liknande resultat. Den första, av Shinya Yamanaka av Kyoto University, kommer att publiceras i samma nummer av Nature. Den andra, från Konrad Hochedlinger, tidigare i Jaenisch labbet och nu vid Centrum för regenerativ medicin vid Massachusetts General Hospital och Harvard Stem Cell Institute, kommer att visas i öppnings numret av tidskriften Cell Stem Cell. Dessutom beskrivs ett annat papper i Nature från Kevin Eggan, även vid Harvard Stem Cell Institute och en tidigare medlem av Jaenisch labbet, med hjälp av musen zygotes, snarare än ägg för somatisk cellkärnöverföring.
Jaenisch varnar att alla dessa resultat är preliminära och proof of principle. Det blir ett tag innan vi vet vad som kan och kan inte göras på människor. Mänskliga embryonala stamceller fortfarande den gyllene standarden för pluripotenta celler, och det är en nödvändighet för att fortsätta studera embryonala stamceller genom traditionella metoder. "
I augusti 2006 ledde ett team av forskare vid Kyoto University i Yamanaka redovisade ett landmärke upptäckt som genom aktivering av fyra gener i en mus hudcell, de kunde programmera om den cellen till en pluripotenta tillstånd som liknar en embryonala stamceller. Emellertid var de resulterande cellerna begränsade i förhållande till verkliga embryonala stamceller, och den Kyoto-laget inte kunde generera leva möss från sådana celler.
Ett team av forskare beslöt att upprepa detta experiment, medan raffinering vissa tekniska aspekter. Denna grupp leddes av Jaenisch lab postdoktorer Marius Wernig, Alexander Meissner och Tobias Brambrink, doktorand Ruth Foreman, och Manching Ku, forskare från Bradley Bernsteins labb vid Massachusetts General Hospital. Konrad Hochedlinger, tidigare i Jaenisch labbet och nu på väg sitt eget laboratorium vid Massachusetts General Hospital, bidrog också.
Använda konstgjorda virus som kallas vektorer, laget aktiverat samma fyra gener i ett parti av celler mus hud. Dessa gener,, Oct4, Sox2, c-Myc och Klf4 kallas transkriptionsfaktorer, vilket betyder att de reglerar stora nätverk av andra gener. Medan Oct4 och Sox2 är normalt verksamma i ett tidigt skede av embryogenes, stänger de vanligtvis ned när ett embryo har utvecklats bortom blastocyststadiet.
"Vi arbetade med tiotusentals celler, och vi behövde ta fram en exakt metod för att plocka ut de få celler där omprogrammering faktiskt fungerade", säger Wernig. "I genomsnitt, det fungerar bara i ungefär en av 1000 celler."
För att testa för omprogrammering, beslutade laget till noll på Oct4 och en annan transkriptionsfaktor kallad NANOG. Dessa två kännetecken för embryonala stamceller identitet är endast aktiva i fullt pluripotenta celler. Tricket är att lista ut ett sätt att skörda Oct4-och NANOG-aktiva celler från resten av befolkningen.
Svaret kom i form av ett laboratorium teknik som kallas "homolog rekombination." Här tog forskarna genetiskt material kända för att vara resistenta mot de toxiska läkemedel neomycin, skarvas in den i kartläggningen av varje cell bredvid Oct4 och NANOG. Om Oct4 och NANOG påslagen, skulle läkemedelsresistenta DNA våren också i handling. Forskarna tillade sedan neomycin till cellerna. Endast de helt omprogrammeras celler med en aktiv Oct4 och NANOG överlevde.