169 | P a g e
Multipotente stamcellen zijn cellen die ongespecialiseerd kunnen blijven en door deling hun aantal kunnen vermeerderen, maar die ook zich (tot een beperkt aantal) gespecialiseerde celtypes kunnen differentiëren. Ze zijn essentieel bij het in stand houden van de grootte van organen door afgedankte cellen te vervangen en spelen een belangrijke rol bij regeneratie na beschadiging. De hoop dat leverstamcellen bij kunnen dragen aan gecontroleerd herstel van beschadigde levers in een klinische setting bestaat al lang. Daarnaast bestaat het vermoeden dat leverkanker ontstaat uit zogenaamde kankerstamcellen en dat het uitschakelen van leverkankerstamcellen een nieuwe aanpak zou kunnen vormen bij het bestrijden van deze (in het geval van gemetastaseerde ziekte) ongemeen dodelijke en therapieresistente ziekte. In dit proefschrift probeer ik deze leverstamcellen beter te begrijpen en op deze wijze leverstamcel-gerichte therapie in het verschiet te brengen. De betrokken vragen die ik mij in dit proefschrift stel werk ik uit in hoofdstuk 1.
In haar algemeenheid kan men zeggen dat stamcelcompartimenten in de lever anders lijken dan in de (dunne) darm. Beide organen delen een gemeenschappelijke embryonale oorsprong in dat zij alle twee ontstaan uit de endodermale kiemlaag, maar de fysiologie van beide organen is erg verschillend. De darm is een abortieve structuur, die blootstaat aan extreme mechanische en microbiologische belasting. De darm reageert op deze belasting door haar absorbtieve epitheel elke twee tot vijf dagen volledig te vernieuwen. De geassocieerde proliferatieve last wordt gedragen door het zogenaamde LGR5+ celcompartiment, dat dan ook snel deelt en haar onmiddellijke nakomelingen, in de crypten van de darmen. In hoofdstuk 2 bekijk de aard en functie van het LGR5+ celcompartiment in de lever. De lever is een schijnbaar solide orgaan, dat bestaat uit duizenden kleine celformaties, van 1 mm doorsnede, die het bloed verwerken en een cruciale rol speelt in de biochemische homeostase van het lichaam alsmede het ontgiften van het bloed. Levercellen moeten naar schatting in gewone omstandigheden na ongeveer tweehonderd dagen vernieuwd worden. In mijn proefschrift toon ik aan dat de gewone gezonde lever niet een substantieel LGR5+ stamcelcompartiment bevat. Wordt de lever beschadigd, bijvoorbeeld door een insult met xenobioticum zoals koolstoftetrachloride, dan verschijnt een LGR5+ compartiment in de zich regenererende lever, die het herstel van het orgaan lijken te ondersteunen. Men kan zich voorstellen dat bij leverziekten ondersteuning van de LGR5+ positieve cel een positief effect zal hebben
170 | P a g e
op het herstelproces. Uit vervolg experimenten bleek echter dat het belang van deze LGR5+ cellen in dit opzicht waarschijnlijk beperkt is.
In de darm wordt het snel delende LGR5+ compartiment onderhouden door een dieper stamcel compartiment, dat juist niet deelt. Als LGR5+ cellen verloren gaan (denk bijvoorbeeld aan chemotherapie of stralingsschade, maar ook huis, tuin en keuken verlies van deze cellen tijdens het normale leven) dan worden deze diepe stamcellen wakker en genereren ze nieuwe snel delende LGR5+ cellen. Deze diepe stamcellen zijn dus een reservoir waar het LGR5+ compartiment uit kan putten als dat nodig is. Ik kon echter vaststellen dat in de lever LGR5+ stamcellen noodzakelijk nog voldoende zijn bij het herstel van de lever na schade. Wel bevat de een diep slapend stamcelcompartiment dat aan de top staat van een complexe stamcel hiërarchie van dochter stam- en progenitorcellen dat weliswaar in staat is om nieuwe LGR5+ cellen te genereren, maar ook vele andere nakomelingen heeft. Deze populatie van diepe, slapende stamcellen lijkt dan ook het meest interessant bij het denken over regeneratieve geneeskunde met betrekking tot de lever.
Zulke cellen bleken ook interessant te zijn in de context van leverkanker. Ik onderzocht in welke mate LGR5+ cellen aanwezig waren in levertumoren en ik kon vaststellen dat leverkanker veel meer van dergelijke cellen bevatte in vergelijking tot het gezonde weefsel naast de kanker (hoofdstuk 4). Ook waren deze LGR5+ cellen veel talrijker in de tumor dan gezien werd in gezonde levers of zelfs levers met acute of chronische ontsteking. Dus terwijl LGR5+ cellen niet noodzakelijk zijn voor het oncologisch proces in de lever, zijn ze er wel mee geassocieerd. Deze bevinding riep dan ook vragen op of de LGR5+ in de lever wellicht dan ook een rol zouden spelen in de verklaring voor waarom leverkanker zo ongewoon chemotherapieresistent is of in ieder geval een factor in de progressie van leverkanker zouden kunnen zijn. Data uit hoofdstuk 3 lijken een dergelijke these te ondersteunen. Hier onderzocht ik organoiden (dit zijn kleine in de kweekschaal groeiende structuren die de meeste eigenschappen van het oorspronkelijke weefsel behouden en daarom uitstekend geschikt zijn voor wetenschappelijke experimentatie). Ik vond dat organoiden afgeleid van LGR5+ cellen vaker succesvol tot stand kwamen, dat zij vaker echte tumoren konden maken en dat zij meer resistent zijn tegen behandeling dan organoiden afgeleid van andere cellen. De verleiding is dus groot om deze LGR5+ cellen te zien als potentieel doelwit voor verbeterde behandeling van leverkanker.
171 | P a g e
In een laatste experimenteel hoofdstuk (hoofdstuk 5) probeer ik op grove wijze te testen in welke verschillende subpopulaties van leverkanker inderdaad echt belangrijk zijn in het verklaren van therapie resistentie. Om dit te bereiken, sorteerde ik kankercellen in twee groepen: een groep langzaam deelde en een groep die snel deelde. Ik zag dat de langzaam delende groep veel minder goed op therapie reageerde en ook dat deze groep veel gevaarlijker was wat betreft uiteindelijke grootte van de tumor. Het is dus inderdaad zo dat er verschillende groepen kankercellen zijn met verschillende relevantie voor het oncologisch proces.
Ik bediscussieer al deze data in hoofdstuk 6. Samengevat, kan ik stellen dat mijn data in belangrijke mate een hiërarchie in stamcel compartimenten in haar algemeenheid, maar ook in oncologische ziekte, ondersteunen waarvan de precieze onderlinge interactie de reactie op een insult (hetzij chemische schade voor het stamcelcomplex in gezonde organismen, hetzij de reactie op chemotherapie bij kanker) bepaald. Met deze kennis zou het mogelijk moeten zijn om meer doelgerichte therapie te ontwikkelen voor het behandelen van zowel leverschade alsook leverkanker, althans ik hoop met dit proefschrift daartoe een eerste aanzet te hebben gegeven.
173 | P a g e
Appendix
Publications
PhD portfolio
Curriculum Vitae
Acknowledgement
175 | P a g e