Lessen voor de 21ste eeuw
Stamcellen: therapie voor de toekomst ? Prof. dr. Catherine Verfaillie
7 november 2005 Wat zijn stamcellen ?
Stamcellen zijn ongespecialiseerde cellen, die onbeperkt zichzelf kunnen vernieuwen door talrijke celdelingen te ondergaan zonder te differentiëren/ specialiseren. Eén enkele stamcel kan differentiëren tot talrijke functionele celtypes. In vivo staan stamcellen in voor het functioneel herstel van een bepaald weefsel of een bepaald orgaan.
De miljarden cellen waaruit het lichaam bestaat zijn afkomstig van één enkele bevruchte eicel. Eens bevrucht, ondergaat de eicel een reeks delingen met als resultaat twee, dan vier, uiteindelijk acht identieke cellen. Deze cellen zijn totipotent: ieder van hen kan een nieuw embryo vormen. Na het achtcellig stadium neemt het embryo de vorm aan van een microscopische holle bal, de blastocyst. De buitencellen van de sfeer vormen uiteindelijk de placenta. De binnenste celmassa, gelegen ter hoogte van een pool van de blastocyst, bestaat uit een groepje van ongeveer ongedifferentieerde cellen waaruit de circa 210 gespecialiseerde celtypes en alle weefsel van het kind gevormd worden. Zij zijn pluripotent: zij kunnen differentiëren in ieder gespecialiseerd celtype van het embryo, maar niet de placenta. Wanneer die cellen in kultuur geplaatst worden, worden ze onsterfelijke embryonale stamcellen.
Gedurende de evolutie van een embryo tot een foetus en uiteindelijk een volgroeid dier of mens, specialiseren deze pluripotente stamcellen zich nu in weefsel stamcellen voor lever, darm, pancreas, zenuwcellen, huid, haar, bloed, spier, been, kraakbeen, endotheel. Deze “volwassen” weefsel stamcellen zijn multipotent: in principe genereren ze alleen de celtypes van het weefsel waarin ze verblijven.
Embryonale Stamcellen
Embryonale stamcellen kunnen talloze delingen ondergaan zonder te verouderen: ze zijn “onsterfelijk”. Adulte stamcellen, die niet over telomerase beschikken, verliezen bij elke celdeling een klein stukje telomeer en zullen uiteindelijk verouderen en afsterven. Wij noemen die pluripotent aangezien ze de mogelijkheid hebben om een volledige nieuwe muis te creëren, en in het labo vele verschillende cellen kunnen maken.
In 1998 slaagde Professor Thomson van de Universiteit van Wisconsin erin ook humane embryonale stamcellen te kweken. Zoals embryonale stamcellen van muizen kunnen menselijke embryonale stamcellen ook de meeste gedifferentieerde celtypes maken, zoals bloed, hersencellen, hartspier cellen, enzomeer.
Aangezien ze voor lange tijd gekweekt worden zonder verlies van hun differentiatiecapaciteit en in de meeste indien niet alle celtypes kunnen differentiëren, zijn menselijke embryonale stamcellen mogelijks een onbeperkte bron van cellen ter behandeling van aangeboren of degeneratieve ziekten.
Er zijn echter niet uitsluitend positieve kanten aan het gebruik van embryonale stamcellen. Zij zijn afkomstig van cellen die vreemd zijn, van een andere persoon ten aanzien van de cellen van de patiënt die men wil behandelen, zodat afstoting te vrezen is. Er is het probleem van teratomavorming. Uiteindelijk zijn ESC afkomstig
van beginnende embryo’s die vernietigd worden, wat maatschappelijke en ethische vragen oproept.
“Volwassen” Stamcellen
Adulte stamcellen zijn weefselspecifieke stamcellen die voldoen aan de definitie van stamcellen: ze vernieuwen zichzelf, ze differentiëren in multipele functionele celtypes en zorgen voor functionele repopulatie. Maar adulte SC zijn minder potent dan ESC. De meeste missen telomerase en verouderen. Ze zijn multipotent maar niet pluripotent bvb hematopoietische SC maken de verschillende bloedcellen aan (multipotentie), doch geen celtypes die geen bloedcel zijn (ze zijn niet pluripotent). In 2002 publiceerde onze groep dat volwassen stamcellen misschien meer versatiel zijn. Wij identificeerden cellen met heel bijzondere eigenschappen, die Multipotente Adulte Progenitorcellen (MAPCellen) genoemd worden. Sinds deze publicatie hebben andere groepen gelijkaardige observaties gepubliceerd.
MAPcellen vertonen 2 belangrijke kenmerken die men ook terugvindt bij embryonale stamcellen.en kunnen geïnduceerd worden tot differentiatie in bot, kraakbeen, vet, spier, lever, hersen- en endotheliale cellen na toevoeging van specifieke factoren in het labo. Bovendien kunnen ze ook in een dier een aantal weefsels creeren, zoals het bloedsysteem, bloedvaten, darm en andere.
Klinische relevantie
Voor embryonale stamcellen of MAPCellen is in de toekomst een belangrijke rol weggelegd. Ze verdiepen het inzicht in de stamcelbiologie, zullen het zoeken naar nieuwe geneesmiddelen bevorderen en helpen bij toxiciteitsscreening. Ook openen ze vooruitzichten in de behandeling van aandoeningen veroorzaakt door één enkel gen (hemofilie, spierdystrofie) of in degeneratieve ziekten (ischemie van het lidmaat, hart, hersenen, ziekte van Parkinson, diabetes type 1,…).
Examenvragen
1. Definieer stamcellen, gebaseerd op herkomst en potentie.
2. Geef drie voorbeelden van hoe toepassingen van stamcelonderzoek in de toekomst impact zullen hebben op de dagdagelijkse geneeskunde.
3. Bespreek de ethische / morele problematiek betreffende zowel het isoleren en het eventueel klinisch gebruik van stamcellen.
