Hver celle i et individ eller et embryo inneholder den samme DNA-sekvensen. Likevel er en muskelcelle totalt forskjellig fra en hudcelle og har en helt annen funksjon.

Epigenetikk (se faktaboks) er en stor del av forklaringen på disse forskjellene. Det er et kodesystem som bestemmer hvilke gener som er skrudd av eller på i en celle, og dermed påvirker cellens egenskaper.

Med foten på bremsen

– Stamceller har kombinasjoner av epigenetiske kjennetegn som man tror vanlige celler ikke har, forklarer Philippe Collas, professor i medisinske basalfag ved Universitetet i Oslo.

Disse kjennetegnene finnes på gener som er viktige for celledifferensiering, altså cellens utvikling og spesialisering, og de gjør at genene holder seg i hvilemodus i udifferensierte stamceller.

– Det kan sammenlignes med en bil som har stanset på rødt lys – motoren er i gang men man har foten på bremsen. Ved et aktiveringssignal i cellen, eller på grønt lys, slipper man opp bremsen, genene aktiveres og cellen kan differensiere, utdyper Collas.

Forskjellige stamcelletyper kan også ha forskjellige kombinasjoner av epigenetiske kjennetegn på bestemte gener.

Sammenligner ulike celler

Genene våre befinner seg i en lang DNA-tråd. For at tråden skal få plass i den mikroskopiske cellekjernen, pakkes den sammen. Epigenetiske faktorer bestemmer hvor tett pakket DNA-et er, og det har igjen betydning for hvilke gen som er skrudd av eller på.

Collas og kollegene prøver å finne ut mer om hvordan DNA-pakkingen ser ut i en fettstamcelle sammenlignet med en stamcelle fra benmarg eller nervestamcelle – og i disse sammenlignet med vanlige, spesialiserte celler. Og hvilke epigenetiske endringer er det som ligger bak?

Oslo-forskerne studerer blant annet hva som skjer når en stamcelle går over til å bli en ferdig utviklet, spesialisert celle. De har for eksempel sett at en fettcelle har langt mindre cellekjerne enn en fettstamcelle. Dermed må også DNA-et være tettere pakket sammen.

– Det er viktig å få grunnleggende kunnskap om stamcellenes egenskaper og utvikling. Det vil åpne for muligheter til å øke, eller forandre, stamcelles differensieringspotensial, påpeker Collas.

Nye knær?

I tillegg til å fordype seg i cellenes indre liv, har Collas og kollegene blikket rettet mot potensielle pasienter.

Forskningen deres kan nemlig gi viktig informasjon om hvordan man får stamceller til å utvikle seg til andre celler enn de opprinnelig er programmert til.

I ett prosjekt samarbeider de med klinikere ved Nasjonalt senter for stamcelleforskning, som prøver å utvikle nye bruskceller til pasienter med skadde knær.

Forsøk som er gjort med mesenkymale stamceller, som hentes fra beinmargen, viser at stamcellene stanser utviklingen til bruskceller litt for tidlig og dermed ikke kan brukes. De går fra A til B, men skulle helst gått til C.

– Vi prøver å påvirke stamcellene slik at de går hele veien. Ved å utsette dem for epigenetisk påvirkning som gjør at DNA-pakkingen løses opp litt på bestemte steder, håper vi å aktivere nye gener slik at cellen kan få en annen skjebne enn den var programmert til, forklarer Collas.

Nerveceller fra fettstamceller

Mange forskere arbeider i dag med metoder hvor ferdig utviklede kroppsceller gjøres om til pluripotente stamceller, såkalte iPS-celler, for deretter å programmeres til nye celletyper.

Men Collas tar ikke cellene helt tilbake til et embryonal-liknende stamcellenivå – han bringer dem bare noen få steg tilbake i utviklingen. Med denne metoden har de norske forskerne også klart å lage nervecelleliknende celler fra fettstamceller.

– Dette betyr at vi er et skritt nærmere å identifisere en lett tilgjengelig stamcelletype som kanskje en dag kan brukes til å reparere nerveskader, som for eksempel ryggmargsskader, sier Collas.