Stamcellen, met hun vermogen om te transformeren, lijken een geweldige remedie voor veel ziekten. Ontdek wat stamcellen zijn, voor welke ziekten worden stamcellen momenteel gebruikt om te behandelen en wat zijn de vooruitzichten voor de ontwikkeling van stamceltherapie? Waar komt de scepsis van specialisten vandaan?
Stamcellen hebben het vermogen om te transformeren in andere soorten cellen. Stamceltherapie is zeker een van de meest pakkende en meest veelbelovende concepten in de moderne geneeskunde. Het lijkt erop dat de lijst van hun medische toepassingen eindeloos zou moeten zijn - beschadigde weefsels repareren, vervangende organen laten groeien ...
Maar de feiten zijn anders. Hoewel de oorsprong van stamcelonderzoek plaatsvond in de jaren zestig, is het gebruik ervan tot dusver beperkt tot enkele welomschreven indicaties.
Er zijn veel ideeën voor het gebruik van stamcellen, maar de introductie ervan voor klinisch gebruik wordt beperkt door een aantal factoren, waaronder de vraag naar de veiligheid van dit type therapie.
Wat zijn stamcellen?
Stamcellen zijn essentieel voor de vorming van het menselijk lichaam. In de vroegste stadia van ontwikkeling bestaat het menselijke embryo volledig uit stamcellen. Na verloop van tijd ondergaan ze veranderingen, waardoor alle cellijnen ontstaan die het menselijk lichaam vormen.
De tweede belangrijke rol van stamcellen is het koloniseren van sommige weefsels van een volwassen organisme en fungeren als "opslagplaats". Indien nodig kunnen ze veranderen in cellen van een bepaald weefsel die afsterven of beschadigd raken. Dit is echter alleen mogelijk met bepaalde weefsels.
Stamcellen zijn dus die cellen die in staat zijn om te transformeren in andere, meer gespecialiseerde celtypen.
Het belangrijkste kenmerk van stamcellen dat ze onderscheidt van andere cellen, is hoe ze zich delen.
Tijdens de deling kan een stamcel zichzelf differentiëren, d.w.z. een dochtercel creëren van een bepaald type (bijvoorbeeld een spier-, zenuw- of epitheelcel).
Er zijn verschillende soorten stamcellen, afhankelijk van hun aard: sommige kunnen transformeren in elk soort dochtercel, terwijl andere alleen cellen kunnen produceren die een bepaald type weefsel vormen (meer hierover hieronder).
Het tweede belangrijke kenmerk van stamcellen houdt ook verband met hun deling. Tijdens de vorming van een dochtercel verdwijnt de oudercel niet spoorloos. Tijdens het delingsproces wordt nog een stamcel gevormd, identiek aan de "moedercel".
Het effect van een stamceldeling is dus één stamcel en één gespecialiseerde dochtercel.
Dit mechanisme wordt zelfvernieuwing genoemd. Dankzij dit "slijten" stamcellen niet en laten ze de omvang van hun pool niet afnemen.
Soorten stamcellen
Zoals eerder vermeld, kunnen stamcellen bij delen in andere soorten cellen veranderen. Kan een stamcel dan een dochtercel worden? Welnee.
Stamcellen zijn onderverdeeld in vier subgroepen, afhankelijk van hoe breed het spectrum van cellen kan ontstaan door hun deling.
De stamcellen waaruit een menselijk embryo bestaat, kunnen allerlei cellijnen doen ontstaan. Op hun beurt kunnen sommige stamcellen die de weefsels van een volwassen mens bewonen, alleen transformeren in een strikt gedefinieerd type cellen die een bepaald weefsel opbouwen.
De deling van stamcellen vanwege de mogelijkheid om een verscheidenheid aan dochtercellen te creëren, is als volgt:
- totipotente stamcellen
Het zijn cellen met het grootste differentiatiepotentieel en kunnen in elk soort dochtercel veranderen. Totipotente cellen vormen een zygote (een cel die het resultaat is van de bevruchting van een eicel door een zaadcel) en een embryo in de vroegste stadia van zijn ontwikkeling. Uit totipotente cellen kunnen allerlei soorten cellen worden gemaakt waaruit het menselijk lichaam bestaat.
- pluripotente stamcellen
Pluripotente cellen kunnen ook in vele soorten cellen veranderen. Placentacellen vormen echter een uitzondering. Pluripotente cellen vormen de zogenaamde embryoknoop, een van de structuren die wordt gevormd in de eerste week van de embryonale ontwikkeling.
Lees ook: Foetale ontwikkeling: hoe de foetus zich week na week ontwikkelt
Pluripotente cellen van de embryonale knoop geven aanleiding tot drie zogenaamde de kiemlagen, waaruit later alle weefsels van ons organisme ontstaan. Hoewel de namen van de kiembladen wat gecompliceerd klinken (ectoderm, mesoderm en endoderm), zijn de weefsels die eruit gevormd zijn bij iedereen bekend.
Het ectoderm is de huid en het zenuwstelsel, het mesoderm is de bloedsomloop en het bewegingsapparaat, en het endoderm is het ademhalingssysteem en het grootste deel van het spijsverteringsstelsel.
- multipotente stamcellen
Multipotente cellen zijn een groep stamcellen met een iets kleiner differentiatiepotentieel. Hoewel ze nog steeds verschillende soorten cellen kunnen produceren, zijn het meestal cellen van een vergelijkbaar type. Het vlaggenschipvoorbeeld van cellen in deze subgroep zijn multipotente beenmergcellen, ook wel hematopoëtische stamcellen genoemd. Ze kunnen in elke bloedcel veranderen, zoals erytrocyten of verschillende soorten leukocyten. Ze zijn echter niet in staat om de cellen te produceren die andere weefsels bouwen.
- unipotente stamcellen
Dit type cel kan maar één type dochter worden. Gewoonlijk fungeren unipotente cellen als een reservoir voor de vernieuwing en reparatie van volwassen weefsels. Een voorbeeld van unipotente cellen zijn epidermale stamcellen, die in de menselijke huid worden aangetroffen.
Waar kunnen stamcellen worden verkregen
Het verkrijgen van stamcellen is in principe op twee manieren mogelijk.
Hun eerste bron is het menselijke embryo waaruit de zogenaamde embryonale stamcellen worden geïsoleerd. Dit zijn cellen met een totipotente of pluripotente aard, en daarom in staat zich te differentiëren in alle soorten weefsels.
Het tweede type stamcel wordt genoemd somatische stamcellen (of "volwassen" stamcellen). Dit type cel komt - zoals de naam al doet vermoeden - uit het volwassen menselijk lichaam.
Onder normale omstandigheden zijn dit cellen die in verschillende organen wonen
- merg
- spieren
- de lever
- de huid
- aderen
In deze organen fungeren stamcellen als een reservoir, waardoor beschadigde weefsels kunnen worden hersteld.
Het is niet moeilijk te raden dat somatische stamcellen een beperkter differentiatiepotentieel hebben dan die van embryonale stamcellen. Cellen die afkomstig zijn van een volwassen organisme zijn multipotent of unipotent, dat wil zeggen dat ze kunnen transformeren in cellen van een vergelijkbaar type of zelfs in slechts één type dochtercellen.
Het vinden en verkrijgen van somatische stamcellen in een volwassen lichaam is een hele uitdaging. Het aantal van dergelijke cellen in de weefsels is erg klein.
Eenmaal verzameld, zijn ze erg moeilijk te kweken onder laboratoriumomstandigheden, dus het is moeilijk om grotere hoeveelheden te verkrijgen.
Tot nu toe worden volwassen stamcellen slechts uit een paar bronnen verkregen. Voor hematopoëtische stamcellen zijn dit:
- merg
- perifeer bloed
- navelstrengbloed
Op zijn beurt kunt u van vetweefsel en beenmerg de zogenaamde krijgen mesenchymale stamcellen. Ze kunnen veranderen in verschillende soorten weefsel:
- bot
- kraakbeen
- spier
- vet
Therapieën met het gebruik van mesenchymale stamcellen bevinden zich nog in de onderzoeksfase - hun veiligheid en effectiviteit zijn tot dusver niet bevestigd.
Het is de moeite waard om nog een type stamcel te noemen, dat is een soort hybride van de bovenstaande twee. Dit heet geïnduceerde pluripotente stamcellen.
Dit zijn stamcellen die zijn verkregen uit een volwassen organisme en die in een laboratorium zijn geherprogrammeerd om ze de kenmerken van kiemcellen te geven.
Huidig gebruik van stamcellen
Omdat we de soorten en mogelijkheden van differentiatie van stamcellen al kennen, blijft de vraag: welke van hen en hoe worden ze in de geneeskunde gebruikt?
- embryonale stamcellen
Embryonale stamcellen zijn voor geen enkele therapie goedgekeurd. Waarom? Hier zijn enkele redenen.
Ten eerste brengt het gebruik ervan ethische dilemma's met zich mee. Embryonale stamcellen worden verkregen uit embryo's die bedoeld zijn voor onderzoeksdoeleinden, meestal gemaakt tijdens in-vitrofertilisatieprocedures. Ethische kwesties zijn een van de factoren die de voortgang van onderzoek naar op deze manier verkregen stamcellen beperken.
Het tweede obstakel voor het gebruik van kiemcellen is puur wetenschappelijk. Het zijn cellen met een groot differentiatiepotentieel die kunnen transformeren in elk soort dochtercel. Tot nu toe is er geen methode gevonden om hun gedrag te beheersen.
Embryonale stamcellen vormen na implantatie in het menselijk lichaam tumoren die zijn samengesteld uit verschillende willekeurig gerangschikte cellen. Dit soort tumoren worden teratomen (Latijnse teratomen) genoemd. We zijn constant op zoek naar manieren om kiemcellen zo te sturen dat ze transformeren in het gewenste weefsel.
Het gebruik van embryonale stamcellen wordt ook in verband gebracht met het risico van afstoting - ze vormen vreemd materiaal (vergelijkbaar met een orgaantransplantatie van een niet-verwante donor).
Het risico is veel lager wanneer volwassen stamcellen worden gebruikt die door dezelfde patiënt worden gedoneerd en ontvangen. Deze procedure wordt een autologe transplantatie genoemd.
- volwassen stamcellen
Hoewel het gebruik van volwassen stamcellen ook met veel beperkingen gepaard gaat, wordt tot nu toe alleen dit type stamcellen in de geneeskunde gebruikt. Voor het verkrijgen van volwassen stamcellen is geen embryocultuur nodig, dus het roept veel minder morele dilemma's op. Volwassen stamcellen worden gebruikt bij de volgende soorten therapie:
- hematopoietische stamceltransplantatie
Hematopoëtische stamceltransplantatie is momenteel de enige routinematige stamceltherapie die met succes over de hele wereld wordt toegepast. De zogenoemde beenmergtransplantaties zijn een methode om veel hematologische aandoeningen te behandelen.
Ten eerste worden ze gebruikt bij patiënten met primaire immunodeficiënties, dat wil zeggen erfelijke afwijkingen in het immuunsysteem. Een beenmergtransplantatie is voor hen vaak de enige manier om goed functionerende immuuncellen te verkrijgen.
De tweede groep patiënten die mogelijk een hematopoëtische stamceltransplantatie nodig hebben, zijn degenen bij wie het beenmerg is beschadigd, bijvoorbeeld als gevolg van een agressieve antikankerbehandeling.
Een dergelijke situatie kan wenselijk zijn in het geval van bloedkankers (bijv. Leukemie), waarbij het doel van de therapie is om het hematopoëtische systeem dat door het neoplastische proces wordt bestreken te vernietigen en de daaropvolgende reconstructie ervan met behulp van geïmplanteerde stamcellen.
- behandeling van uitgebreide wonden met behulp van epidermale stamcellen
Epidermale stamcellen zijn een manier om grootschalige wonden, zoals brandwonden, te genezen.
De hele procedure is als volgt: eerst worden epidermale stamcellen verzameld uit een fragment van de gezonde huid van de patiënt.
Vervolgens worden deze cellen onderworpen aan laboratoriumcultuur onder omstandigheden die hun uitgebreide vermenigvuldiging mogelijk maken.
Nadat het juiste aantal cellen is verkregen, worden ze op het wondoppervlak geplaatst.
Een bijkomend voordeel van de therapie is dat het lichaam van de patiënt zo'n "verband" niet kan afwijzen - het was gemaakt van zijn eigen cellen.
- oftalmische behandeling met behulp van limbale stamcellen van het hoornvlies
Een andere therapie met stamcellen is relatief recent goedgekeurd. Het is een medicijn dat limbale stamcellen van het hoornvlies bevat, waardoor de reconstructie van het hoornvliesepitheel (de voorste, buitenste laag van de oogbal) mogelijk is.
Net als in het vorige geval is de "bron" van cellen de patiënt zelf, en meer specifiek zijn gezonde oog.
Nadat de stamcellen zijn verzameld, worden ze in het laboratorium vermenigvuldigd en vervolgens aan het aangedane oog toegediend. Een indicatie voor het gebruik van de therapie is het tekort aan limbale stamcellen van het hoornvlies, bijvoorbeeld door beschadiging door een chemische stof.
De toekomst van stamcellen
De bovenstaande tekst vat het huidige en, zoals u kunt zien, zeer beperkte gebruik van stamcellen in de geneeskunde samen.
De onderzoeksagenda op dit gebied is erg complex en stamcellen stellen nog steeds meer vragen dan antwoorden.
In de wetenschappelijke wereld is er van tijd tot tijd informatie over de doorbraakontdekkingen die daarmee verband houden, maar helaas blijkt in veel gevallen dat de gepubliceerde onderzoeksresultaten niet waar zijn.
Dit was bijvoorbeeld het geval bij de luide poging om beenmergstamcellen te implanteren in het postinfarct litteken in de hartspier. De zogenaamd positieve resultaten van een dergelijke therapie veroorzaakten een lawine van verdere proeven in andere klinische centra, maar alle experimenten liepen uiteindelijk op een mislukking uit.
Om stamcellen effectief en veilig in de geneeskunde te kunnen gebruiken, is nog vele jaren onderzoek nodig.
Wetenschappers proberen constant meer te weten te komen over de ongebruikelijke mechanismen van hun functioneren.
Welke factoren beïnvloeden het proces van stamceldifferentiatie?
Is dit proces beheersbaar?
Wat te doen om ze effectief te kunnen vermenigvuldigen?
Welke van de tot dusver ongeneeslijke ziekten hebben echt een kans om met deze therapie te genezen?
Deze en vele andere vragen worden voortdurend onderzocht.
Het is vermeldenswaard dat, hoewel de therapeutische toepassingen van stamcellen beperkt zijn, ze nuttig zijn op andere gebieden van de geneeskunde.
Een voorbeeld is de studie van neoplastische processen. Stamcellen maken het mogelijk om een dergelijk proces in laboratoriumomstandigheden te simuleren en vervolgens mogelijke therapieën erop te testen (bijv. Nieuwe geneesmiddelen tegen kanker).
Lopende werkzaamheden voor stamcelonderzoek omvatten bijvoorbeeld het gebruik in:
- neurodegeneratieve ziekten (bijv. de ziekte van Alzheimer)
- ruggenmergletsel
- verwondingen van het bewegingsapparaat
en tot slot, pogingen om hele organen te reconstrueren (bijv. pancreas bij type I diabetes).
We moeten ons ervan bewust zijn dat stamcellen geen wondermiddel zijn en dat elke mogelijke toepassing onafhankelijk wordt onderzocht en een reeks klinische proeven moet ondergaan voordat deze wordt goedgekeurd.
Ten slotte is het ook de moeite waard om te waarschuwen voor "klinieken" die stamceltherapie aanbieden zonder enige toestemming.
Dit soort experimenten leiden op zijn best tot verlies van geld en in het slechtste geval van gezondheid en zelfs leven.
Bibliografie:
- "Volwassen stamcellen: hoop en hypes van regeneratieve geneeskunde" J. Dulak et.al. Acta Biochimica Polonica, deel 62, nr. 3/2015, 329-337
- "Biologie van stamcellen: een overzicht" P. Chagastelles, N. Nardi, Kidney Int Suppl (2011). 2011 september; 1 (3): 63-67.
- "Stamcellen in het hoornvlies" Hertsenberg AJ, Funderburgh JL. Prog Mol Biol Transl Sci. 2015; 134: 25-41
- "Stamcellen in huidregeneratie, wondgenezing en hun klinische toepassingen" Ojeh N. et.al. Int J Mol Sci. 2015 23 oktober; 16
Lees meer artikelen van deze auteur
