År 2007 rapporterade en grupp forskare om en häpnadsväckande upptäckt: De hade skapat spermaliknande celler av stamceller från benmärg från mänskliga män. Två år senare drogs dock studien tillbaka på grund av anklagelser om plagiat. Tretton år senare är förmågan att skapa fungerande mänsklig sperma från stamceller fortfarande svårfångad.
Forskare har försökt ta reda på hur man kan skapa fungerande mänskliga könsceller – ägg och spermier – från stamceller i 20 eller 30 år, säger Vittorio Sebastiano, en stamcellsbiolog vid Stanford University vars forskning är inriktad på reproduktionsbiologi. Om man kunde göra det skulle det hjälpa människor som kämpar med infertilitet att få barn och hjälpa forskarna att avslöja hemligheterna bakom människans utveckling. Sedan 2007 har forskarna gjort avsevärda framsteg på detta område och skapat friska musungar från stamcellsgenererade könsceller och till och med omogna mänskliga äggceller. Men det är fortfarande en lång väg kvar innan forskarna kommer att kunna omvandla hud eller benmärg till barn.
”Vi försöker verkligen hitta sätt att på ett effektivt och robust sätt generera könsceller som på kort sikt kan användas för att förstå de här begreppens biologi, men som på lång sikt kan återställa fertiliteten”, säger Sebastiano.
När det första barnet som föddes genom in vitro-befruktning (IVF) föddes 1978 var det ett stort steg framåt för reproduktionsvetenskapen och en föregångare till den stamcellsforskning som Sebastiano och andra bedriver i dag, säger han. Men IVF är inte ett alternativ för alla individer eller par som försöker få ett biologiskt barn, inklusive de som föds utan könsceller eller som får aggressiva cancerbehandlingar i unga år. Denna vetenskapliga teknik skulle ge dessa personer en ny chans till reproduktion.
Nästa stora steg kom på 2000-talet med skapandet av inducerade pluripotenta stamceller (iPSC). Dessa celler tas från blod- eller hudceller och omprogrammeras så att de beter sig som embryonala celler, som har förmågan att utvecklas till vilken typ av cell som helst i kroppen. Sedan dess har forskarna försökt ta reda på hur man kan förvandla dessa embryoliknande celler till fungerande spermier och ägg.
Närma sig grunderna
En del av det som har gjort detta arbete så utmanande är att forskarna inte fullt ut har kunnat förstå vad som händer i ett mänskligt embryo under den normala utvecklingen, säger Sebastiano. Forskarna förstår denna process i möss eftersom gnagarna är lätta att studera i labbet. Men etiska restriktioner och tekniska faktorer (som att ha tillgång till embryona vid precis rätt tidpunkt) gör det här fenomenet svårt att studera hos människor, säger han.
Trots dessa hinder har forskarna gjort betydande framsteg under de senaste tio åren. År 2012 skapade en grupp forskare i Japan fertila musägg från iPSCs och använde dessa ägg för att föda upp friska musungar. ”När det gäller mus har hela cirkeln redan avslutats”, säger Sebastiano. ”Nu har ett par grupper i Storbritannien och Japan visat att man kan generera embryoliknande celler från möss och att man sedan faktiskt kan driva dessa celler till att bli fullt fungerande ägg eller spermier.”
Under 2018 gjorde samma grupp japanska forskare ytterligare ett stort genombrott. Med hjälp av mänskliga blodceller och tekniken med pluripotenta stamceller lyckades de producera omogna mänskliga ägg.
Samma försök att skapa spermier har inte kommit lika långt, säger Sebastiano. Flera försök under årens lopp har påståtts skapa spermaliknande celler, bland annat studien om blodmärg från 2007. En mycket uppmärksammad studie som publicerades 2014 gav också stora nyheter, men Sebastiano säger att utvecklingen av cellerna i den studien inte gick längre än till de tidigaste stadierna av differentiering.
”Men vi arbetar aktivt med det”, säger Sebastiano. ”Förmodligen kommer vi inom de närmaste åren att kunna generera fullt fungerande spermier och fullt fungerande oocyter.” Då kommer frågan att vara hur forskarna ska testa kvaliteten på dessa könsceller, säger han.
Testa livscykeln
Enda sättet att fullt ut bedöma kvaliteten och funktionaliteten hos en spermie eller ett ägg är att använda dem för att, ja, försöka befrukta en annan könscell och producera ett barn. Därför måste detta arbete närma sig med största försiktighet, säger Sebastiano. Han antar att när forskarna väl har utvecklat tekniker som de tror producerar mogna mänskliga äggceller och spermier, kommer nästa steg att vara att testa dessa tekniker på primater. På så sätt kan forskarna följa hela livet för enskilda djur som produceras med denna teknik för att se om några oväntade problem utvecklas, säger han.
Sebastiano tvivlar inte på att dessa stamceller en dag skulle kunna hjälpa personer som kämpar med infertilitet att få friska barn. Detta, tillsammans med en fascination för biologisk utveckling, är vad som driver Sebastianos arbete. Det finns naturligtvis också betydande etiska överväganden som måste övervägas noggrant. Den här tekniken har potential att påverka mänskligt liv på generationsnivå, konstaterar han. Och många människor uttrycker också oro för andra framtida konsekvenser, som möjligheten att skapa ”designerbebisar” eller producera avkomma från hårstrån som stulits från intet ont anande kändisar. Bioetiska experter har skrivit om behovet av att börja arbeta igenom de medicinska och juridiska frågorna kring denna teknik nu, innan den blir genomförbar.
”Det finns faktiskt ett behov av att utveckla detta, men eftersom vi verkligen har att göra med en mycket unik celltyp … måste vi vara försiktiga”, säger Sebastiano.