Wat zijn stamcellen en waarom zijn ze belangrijk?
Het idee van een wondermiddel en lichamen die zichzelf genezen, hebben een bijzondere fascinatie. Stamcelonderzoek brengt regeneratieve geneeskunde een stap dichterbij, maar veel van de ideeën en concepten blijven controversieel. Dus wat zijn stamcellen en waarom zijn ze zo belangrijk?
Stamcellen zijn een celtype dat zich tot veel andere celtypen kan ontwikkelen. Stamcellen kunnen zichzelf ook vernieuwen door te delen, ook nadat ze lange tijd inactief zijn geweest.
Het menselijk lichaam heeft veel verschillende celtypen nodig om te functioneren, maar het produceert niet elk celtype volledig gevormd en klaar voor gebruik. In plaats daarvan produceert het stamcellen met een breed scala aan mogelijke functies. Stamcellen moeten echter een specifiek celtype worden om bruikbaar te zijn.
Wanneer een stamcel zich deelt, kunnen de nieuwe cellen een andere stamcel worden of een specifieke cel, zoals een bloedcel, een hersencel of een spiercel.
Wetenschappers noemen een stamcel een ongedifferentieerde cel omdat het elke cel kan worden. Een bloedcel daarentegen is bijvoorbeeld een ‘gedifferentieerde’ cel, omdat het al een bepaald soort cel is.
Stamcellen in therapie
In sommige weefsels spelen stamcellen een essentiële rol bij de regeneratie, omdat ze zich gemakkelijk kunnen delen om dode cellen te vervangen.
Wetenschappers zijn van mening dat weten hoe stamcellen werken, kan leiden tot mogelijke behandelingen voor aandoeningen, zoals diabetes en hartaandoeningen.
Als iemands hart bijvoorbeeld beschadigd weefsel bevat, kunnen artsen mogelijk gezond weefsel stimuleren om te groeien door in het laboratorium gekweekte stamcellen in het hart van de persoon te transplanteren. Hierdoor kan het hartweefsel zichzelf vernieuwen.
Onderzoekers van een kleinschalige studie gepubliceerd in de Journal of Cardiovascular translationeel onderzoek testte deze methode.
De resultaten toonden een vermindering van 40 procent aan van de omvang van met littekens bedekt hartweefsel veroorzaakt door hartaanvallen wanneer artsen stamcellen transplanteerden naar het beschadigde gebied.
Artsen hebben dit soort littekens altijd als permanent en onbehandelbaar beschouwd.
Bij deze kleine studie waren echter slechts 11 deelnemers betrokken. Dit maakt het moeilijk om te zeggen of de verbetering van de hartfunctie het gevolg is van de transplantatie van stamcellen of dat het door iets anders kwam.
Alle transplantaties vonden bijvoorbeeld plaats terwijl de individuen een bypass-operatie ondergingen, dus het is mogelijk dat de verbetering van de hartfunctie te wijten was aan de bypass in plaats van aan de stamcelbehandeling.
Om verder te onderzoeken, zijn de onderzoekers van plan om nog een studie te doen. Deze studie omvat een controlegroep van mensen met hartfalen die een bypass-operatie ondergaan, maar die geen stamcelbehandeling krijgen.
Een ander onderzoek, gepubliceerd in Nature Communications in 2016 heeft gesuggereerd dat stamceltherapieën de basis kunnen zijn van gepersonaliseerde diabetesbehandeling.
In muizen en in laboratorium gekweekte culturen hebben onderzoekers met succes insuline-afscheidende cellen geproduceerd uit stamcellen die zijn afgeleid van de huid van mensen met diabetes type 1.
Jeffrey R. Millman, assistent-professor geneeskunde en biomedische technologie aan de Washington University School of Medicine en eerste auteur, zegt:
"In theorie, als we de beschadigde cellen bij deze personen zouden kunnen vervangen door nieuwe bètacellen van de alvleesklier - waarvan de primaire functie is om insuline op te slaan en af te geven om de bloedglucose te reguleren - zouden patiënten met diabetes type 1 geen insuline-injecties meer nodig hebben."
Jeffrey R. Millman
Millman hoopt dat deze stamcel-afgeleide bètacellen binnen 3 tot 5 jaar klaar kunnen zijn voor onderzoek bij mensen.
"Wat we ons voorstellen is een poliklinische procedure waarbij een soort apparaat gevuld met de cellen net onder de huid wordt geplaatst", zei hij.
Stamcellen kunnen een enorm potentieel hebben bij het ontwikkelen van nieuwe therapieën.
Stamcellen bij de ontwikkeling van geneesmiddelen
Een manier waarop wetenschappers op dit moment stamcellen gebruiken, is het ontwikkelen en testen van nieuwe medicijnen.
Het type stamcellen dat wetenschappers vaak voor dit doel gebruiken, worden geïnduceerde pluripotente stamcellen genoemd.
Dit zijn cellen die al differentiatie hebben ondergaan, maar die wetenschappers genetisch "geherprogrammeerd" hebben met virussen, zodat ze zich kunnen delen en elke cel kunnen worden. Op deze manier gedragen ze zich als ongedifferentieerde stamcellen.
Wetenschappers kunnen uit deze pluripotente stamcellen gedifferentieerde cellen laten groeien om bijvoorbeeld op kankercellen te lijken. Door deze cellen te maken, kunnen wetenschappers ze gebruiken om geneesmiddelen tegen kanker te testen.
Met deze methode maken onderzoekers al een grote verscheidenheid aan kankercellen. Omdat ze echter nog geen cellen kunnen maken die kankercellen op een gecontroleerde manier nabootsen, is het niet altijd mogelijk om de resultaten nauwkeurig te repliceren.
Werken de huidige stamceltherapieën?
In de afgelopen jaren zijn er klinieken geopend die stamcelbehandelingen bieden.
Een studie uit 2016 gepubliceerd in Cel Stamcel alleen al in de Verenigde Staten telden 570 van deze klinieken. Ze bieden op stamcellen gebaseerde therapieën voor aandoeningen variërend van sportblessures tot kanker.
Stamceltherapieën zijn echter nog steeds meestal theoretisch in plaats van wetenschappelijk onderbouwd.
Zeer weinig stamcelbehandelingen hebben zelfs de vroegste fase van een klinische proef bereikt. Wetenschappers voeren het meeste huidige onderzoek uit bij muizen of een petrischaaltje.
Desondanks staat de Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA) klinieken toe om mensen met hun eigen stamcellen te injecteren, zolang de cellen alleen bedoeld zijn om hun normale functie uit te voeren, aldus Cel Stamcel.
Waar komen stamcellen vandaan?
Wetenschappers kunnen op verschillende manieren stamcellen oogsten.
Embryonale stamcellen zijn afkomstig van een embryo dat nog maar een paar dagen oud is.
Wetenschappers kunnen volwassen stamcellen extraheren uit verschillende soorten weefsel, waaronder de hersenen, het beenmerg, de bloedvaten, de skeletspieren, de huid, de tanden, de darmen en de lever.
Vruchtwater bevat stamcellen. Veel vrouwen kiezen voor een vruchtwaterpunctie-test die controleert op aangeboren handicaps voordat het kind wordt geboren. Als de arts de vloeistof bewaart, kunnen ze deze in de toekomst gebruiken om andere aandoeningen te behandelen, tijdens de zwangerschap of na de geboorte.
Geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPS-cellen) zijn cellen die wetenschappers kunnen herprogrammeren om als stamcellen te fungeren voor gebruik in de regeneratieve geneeskunde.
Na het verzamelen van de stamcellen bewaren wetenschappers ze meestal in vloeibare stikstof voor toekomstig gebruik.
Ethische problemen
Historisch gezien is het gebruik van stamcellen in medisch onderzoek omstreden.
Dit komt omdat toen het therapeutische gebruik van stamcellen eind jaren negentig voor het eerst onder de aandacht van het publiek kwam, wetenschappers menselijke stamcellen afleiden uit embryo's.
Veel mensen zijn het niet eens met het gebruik van menselijke embryonale cellen voor medisch onderzoek, omdat het verwijderen van de stam betekent dat het embryo vernietigd wordt.
Dit creëert complexe problemen, omdat mensen verschillende opvattingen hebben over wat het begin van het menselijk leven is.
Voor sommige mensen begint het leven wanneer een baby wordt geboren, of wanneer een embryo zich ontwikkelt tot een foetus. Anderen geloven dat het menselijk leven begint bij de conceptie, dus een embryo heeft dezelfde morele status en rechten als een volwassen mens of een kind.
President George W.Bush had uitgesproken religieuze opvattingen over het leven, en hij verbood de financiering van onderzoek naar menselijke stamcellen in 2001.
De regering van president Obama stond echter een gedeeltelijke terugdraaiing van deze onderzoeksbeperkingen toe.
In 2006 waren wetenschappers echter al begonnen met het gebruik van pluripotente stamcellen. Wetenschappers halen deze stamcellen niet uit embryonale stamcellen. Als gevolg hiervan kent deze techniek niet dezelfde ethische overwegingen.
Met deze en andere recente vorderingen in stamceltechnologie begint de houding ten opzichte van stamcelonderzoek langzaam te veranderen.
Huidig onderzoek
Stamcelonderzoek helpt wetenschappers te begrijpen hoe een organisme zich ontwikkelt uit een enkele cel en hoe gezonde cellen defecte cellen bij mensen en dieren gaan vervangen.
Kanker begrijpen
Veel ernstige medische aandoeningen die bij mensen voorkomen, zoals kanker en aangeboren handicaps, ontstaan doordat cellen zich abnormaal delen.
Een beter begrip van stamcellen kan inzicht geven in het ontstaan van deze ziekten en mogelijke behandelingsmogelijkheden.
Regeneratieve geneeskunde
In juni 2016 wonnen twee onderzoekers de tweede prijs in de categorie materialen van de opkomende technologiewedstrijd van de Royal Society of Chemistry in het Verenigd Koninkrijk voor het maken van een synthetisch biomateriaal dat stamcellen stimuleert die afkomstig zijn uit iemands eigen tanden.
De onderzoekers denken dat dit materiaal vullingen zal vervangen, omdat de stamcellen de beschadigde tanden ertoe aanzetten om zichzelf te genezen.
Hoewel er veel meer onderzoek nodig is voordat stamceltherapieën onderdeel kunnen worden van de reguliere medische praktijk, ontwikkelt de wetenschap rond stamcellen zich voortdurend.
Op bijna elk therapiegebied hopen artsen dat stamceltechnologie de therapeutische normen radicaal zal veranderen en op zijn minst een nieuwe standaard van gepersonaliseerde behandeling zal introduceren, en misschien zelfs zelfherstellende lichamen.
Wanneer dat zou kunnen gebeuren, is niemand bereid te zeggen.
Lees hier meer over stamcellen, waar ze vandaan komen en hun mogelijke toepassingen.
