Cellen gereset tot stamcellen in levend organisme

Al een paar jaar kunnen wetenschappers in het lab een gespecialiseerde weefselcel terugbrengen tot een stamcel die nog tot vele types weefsel kan uitgroeien. Spaanse onderzoekers deden nu hetzelfde in het lichaam van levende muizen, met hoogst opmerkelijke resultaten.

‘De grootste verrassing is wellicht dat we nu in de weefsels van levende organismen nieuwe stamcellen kunnen kweken’, glunderde de Spaanse oncoloog Manuel Serrano op de persconferentie van het onderzoek, dat deze week in Nature staat. ‘Bovendien,’ vulde collega Maria Abad aan, ‘zijn onze stamcellen van betere kwaliteit dan cellen die in proefschaaltjes opgroeien. Zo kunnen ze bijvoorbeeld ook moederkoekweefsel vormen – zeer opmerkelijk is dat.’

Sinds de Amerikaanse ontwikkelingsbioloog James Thomson ze in 1998 voor het eerst bij mensen aantrof, zijn stamcellen een erg populair onderzoeksonderwerp geworden. Wetenschappers hopen dat de veelzijdige cellen, die zich nog niet tot een bepaald weefsel bekeerd hebben, ooit zullen kunnen worden ingeschakeld om beschadigde of defecte cellen in ons lichaam te vervangen. Aanvankelijk werd het onderzoek echter gedwarsboomd door ethische bezwaren: Thomson haalde zijn cellen namelijk uit menselijke embryo's. Dus werd er gezocht naar alternatieven.

In 2002 rapporteerde een team van de Universiteit van Minnesota, onder leiding van de Belgische Catherine Verfaillie, dat ze erin geslaagd waren cellen uit het beenmerg op te kweken tot zogenoemde ‘pluripotente’ stamcellen, die konden uitgroeien tot tal van (maar niet alle) celtypes. Deze technieken hadden het voordeel dat ze gebruik konden maken van cellen uit het lichaam van de noodlijdende patiënten zelf. Helaas hadden ze een erg lage slaagkans, waardoor het vaak moeilijk was om ze in andere laboratoria te herhalen.

iPS-cellen

Andere wetenschappers ontdekten ondertussen dat ze gewone lichaamscellen konden herprogrammeren tot stamcel door ze te doen versmelten met een embryonale stamcel. Dat was natuurlijk geen oplossing, want daarvoor waren nog steeds embryo's nodig, maar hun bevindingen bevatten wel de veelbelovende suggestie dat er in embryonale stamcellen stoffen zaten die van een gewone weefselcel weer een stamcel kunnen maken.

Uitgebreide tests leidden uiteindelijk tot een succesvolle cocktail van vier transcriptiefactoren (stoffen die de productie stimuleren van een eiwit dat met een bepaald gen gelinkt is) waarmee wetenschappers van bepaalde bindweefselcellen zogenaamde ‘geïnduceerde’ pluripotente stamcellen konden maken: Oct-4, SOX2, KLF4 en c-Myc. De Japanse ontwikkelingsbioloog Shinya Yamanaka kreeg voor deze iPS-cellen (induced pluripotent stem cells) in oktober vorig jaar nog de Nobelprijs voor Geneeskunde.

Sindsdien maken echter steeds meer labs melding van het feit dat sommige gespecialiseerde weefselcellen zichzelf blijkbaar in het lichaam konden omscholen tot een ander celtype – en dat ze daarbij vermoedelijk halverwege weer even stamcel werden. Geïntrigeerd door die voorheen onmogelijk geachte gang van zaken, gingen Abad en Serrano experimenteren.

Muizen resetten

In hun lab in Madrid kweekten ze ‘geherprogrammeerde’ muizen, die in het DNA van al hun cellen een soort ‘cassette’ hadden met daarop de genen die coderen voor de vier door Yamanaka ontdekte transcriptiefactoren. Ze konden ze naar believen aan- en uitschakelen. Dat daardoor stamcellen ontstonden bleek uit het feit dat de muizen zogenoemde teratoma’s ontwikkelden, ingekapselde tumoren die bestaan uit een breed gamma aan celtypes.

‘Hetzelfde zien we wanneer volgens de methode van Yamanaka gekweekte stamcellen bij muizen worden ingespoten’, vertelt Catherine Verfaillie, inmiddels aan de slag bij het Leuvense Stamcelinstituut. ‘Opmerkelijk is echter dat de tumoren hier ook cellen bevatten die in embryo’s niet voorkomen, maar gewoonlijk deel uitmaken van de moederkoek en de vliezen die het embryo in de baarmoeder omringen. Die worden ook gevormd uit de bevruchte eicel die grotendeels tot embryo uitgroeit, maar de stamcellen die we tot nu toe zelf konden kweken, vormden zelden of nooit zulke weefsels.’

De studie is dus niet alleen interessant wegens de nieuwe fundamentele inzichten die ze oplevert, denkt Verfaillie. ‘We krijgen er namelijk een methode bij om de eerste embryonale ontwikkelingsstadia te bestuderen, en dat lijkt me erg nuttig voor het verfijnen van methodes in de reproductieve geneeskunde, zoals in vitro-fertilisatie.’

Tumoren

Hoewel daar op de persconferentie uiteraard vele vragen over kwamen, lijken toepassingen in de regeneratieve geneeskunde, die zich concentreert op het herstellen van beschadigde weefsels, niet voor morgen. Niet alleen vereist deze methode genetische gemodificeerde muizen, bovendien ontwikkelden de stamcellen zich dus, zoals ze gewoonlijk doen, tot stevige tumoren, wat ook niet meteen bevorderlijk is voor de gezondheid.

‘Dat is voorlopig inderdaad een belangrijk obstakel met het oog op medische toepassingen’, bevestigt moleculair biomedicus Lieven Haenebalcke van het Vlaams Instituut voor Biotechnologie, die zelf met herprogrammeerbare muizen werkt. ‘De uitdaging voor de toekomst is dus uitvissen hoe we ervoor kunnen zorgen dat stamcellen op betrouwbare wijze uitgroeien tot de weefselcellen die we nodig hebben, in plaats van zomaar een gezwel te vormen.’

Dit artikel verschijnt ook in Eos Weekblad op iPad
Elke vrijdag bieden we u een nieuwsgedreven weekblad, gelardeerd met beeld en geluid. De Eos-app kunt u gratis downloaden in de App-store van iTunes. Met die app haalt u de wekelijkse uitgaven gratis binnen.