Forskarar kan reprogrammere kroppsceller til å bli celleklumpar som liknar stadig meir på naturlege embryo. Desse embryomodellane gjer det mogleg gjer det mogeleg å lære meir om utviklinga frå ein celleklump til ein menneskekropp med alle organ. Men kvar går grensa mellom ein embryomodell og eit naturleg embryo?
Ein stamcelleforskar ved Kraussgruppa ved Universitetet i Oslo opnar døra til inkubatoren, hentar fram ei celleplate og plasserer plata forsiktig under eit mikroskop. Når fokus blir stilt inn, blir omrisset av ein bleikkvit struktur synleg. Ein klump med celler under ein millimeter i diameter. Gjennom mikroskopet har forskaren utsikt til noko som kan gi oss nye svar på kva som skjer dei første dagane etter befruktinga: Ein bitte liten modell av eit menneskeembryo, laga frå stamceller.
Løyndommane i livmora
Dei viktigaste vekene for korleis du vart til deg, skjedde før du vart fødd. Etter befrukting gjennomgår det befrukta egget den første celledelinga si. Omkring dag seks til ti etter befrukting, er egget klart for å feste seg i livmorveggen. Denne perioden av utviklinga har forskarar studert i laboratoriet, og veit ein god del om.
Så startar prosessen som blir kalla gastrulering, inne i livmora. Celler i embryoet flytter på seg, blir til ulike celletypar og organiserer seg i tre ulike kimlag som skal gje opphav til alle veva og organsystema til fosteret. Det er no grunnlaget blir lagt for organa. Dette er derfor ein periode der embryoet er sårbart for miljømessige og genetiske faktorar som kan skade utviklinga til embryoet, og ein periode i svangerskapet forbunden med høg risiko for spontanabort. Men utviklinga går føre seg skjult inne i livmora. Perioden frå embryoet festar seg i livmora og fram til omlag dag 28 etter befrukting (svangerskapsveke seks), er derfor den delen av utviklinga til mennesket vi veit minst om. På dette stadiet er embryoet så lite at det ikkje er mogleg å sjå ved hjelp av ultralyd.
Det at det er mogleg å studere menneskeembryo i den viktige perioden mellom dag 14 og 28 etter befrukting, kan bidra til meir grunnleggjande forståing for korleis ikkje-spesialiserte celler utviklar seg til å bli til alle dei ulike spesialiserte cellene som menneskekroppen treng, men kan óg ha stor medisinsk betydning. Slik forsking kan gi kunnskap om bakgrunnen for utviklingsforstyrringar, infertilitet og tidlege spontanabortar, og kan på sikt gi betre metodar for assistert befruktning.
Etiske utfordringar
Å forske på embryo er utfordrande, også av etiske årsaker. Menneskeembryoet er byrjinga på eit menneskeliv, og har ein spesiell status for mange. Derfor har det befrukta egget også spesielt vern i lovverket samanlikna med andre celletypar og vev.
I Noreg er det berre tillate å forske på befrukta egg som er til overs etter assistert befrukting, og det er forbode å dyrke og forske på menneskeembryo lenger enn til dag 14 etter befrukting. Slike befrukta egg er dessutan ein avgrensa ressurs. Kvinner som gjennomgår assistert befrukting har gjerne behov for egga sine sjølve, og dei relativt få egga som blir igjen til forsking er gjerne dei som ikkje utviklar seg heilt som dei skal. Så langt har det heller ikkje vore teknisk mogeleg å dyrke befrukta egg frå menneske i laboratoriet lenger enn 14 dagar.
Forskarane har no funne ein alternativ måte å studere dei aller første vekene av menneskets tilbliing. Nøkkelen er ein bestemt celletype: Pluripotente stamceller – stamceller med ibuande potensial til å danne alle typar kroppsceller. Slike stamceller, henta frå eit tidleg embryo, eller laga frå reprogrammerte kroppsceller, kan dele seg og dyrkast i laboratoriet nesten uendeleg.
Ved å gi stamcellene dei riktige vekstvilkåra og kjemiske signala kan forskarar få cellene til å organisere seg og danne noko som liknar embryo som er blitt til ved befrukting. Slike stamcellebaserte strukturar er ikkje embryo, men dei liknar, og er nyttige forskingsmodellar som kan lære oss mykje om prosessane som går føre seg i embryoet utan at befrukta menneskeegg, eller dyreembryo, vert øydelagde.
Mange ulike typar embryomodellar
Dei siste åra er det utvikla fleire typar slike stamcellemodellar. Dei ulike modellane liknar ulike stadium av utviklinga til embryoet og representerer i ulik grad heile eller delar av embryoet. Embryomodellen som blir dyrka i Krauss-gruppa sin lab ved Universitetet i Oslo, er ein gastruloide.
– Gastruloider inneheld celler frå dei tre embryonale kimlaga, men er strukturerte annleis enn embryo, forklarer professor Stefan Krauss, leiar for Senter for biohybridteknologi ved Universitetet i Oslo, eit Senter for framifrå forsking.
Forskingsgruppa hans jobbar med å utvikle ein forskingsmodell som kan brukast til å studere tidleg organdanning, og er motivert av eit stort behov for vev til organdonasjon. Gastruloidane inneheld delane og vevet der organdanning startar, men manglar områda som er nødvendige for å danne hjernen og andre celletypar som er nødvendige for vidare utvikling, og kallast derfor ein ikkje-komplett embryomodell. Men forskarar jobbar også med å utvikle komplette embryomodellar, som i større grad liknar heile embryoet og kan kome lenger i utviklinga. I 2022 klarte to forskingsgrupper i USA/England og Israel uavhengig av kvarandre å dyrke museembryomodellar som utvikla bankande hjarte, anlegg til sentralnervesystem med tidlege hjernestrukturar, tarm og anlegg til kjønnsceller. No prøver dei same forskingsgruppene å gjere det same med menneskestamceller.
Stamcellebaserte embryomodellar kan vere eit meir tilgjengeleg og etisk akseptabelt alternativ til forsking på overtalige befrukta egg eller dyreforsøk. Men forsking på embryomodellar reiser også eigne etiske og juridiske spørsmål som Bioteknologirådet har sett nærare på i ei fråsegn. Kvar går grensa mellom embryonale celler dyrka i kultur, ein embryomodell og eit embryo? Kor like humane embryo kan stamcellebaserte embryomodellar bli før vi må ta spesielle omsyn til dei, tilsvarande det vi gjer med humane embryo?
Manglar regulering
I Noreg regulerer bioteknologilova embryoforsking, men det er uklart korleis lova regulerer forsking på stamcellebaserte embryomodellar. Paragrafane som gjeld embryoforsking, vart skrivne før mange av embryomodellane som no finst vart til. Derfor er stamcellebaserte embryomodellar heller ikkje omtalt i lova. No håper forskarane at lovverket blir oppdatert og utforma på ein måte som både gjer viktig forsking mogleg, og sørgjer for at forskinga går føre seg på ein etisk måte.
