en Weefseltherapie

Cel- en weefseltherapie

9e e n kijk op bio te chno logie

Een inforeeks van

2

Cel- en weefseltherapiee e n k ijk o p

2009, eerste druk.

Moderne geneeskunde wilbeschadigde weefsels vervangen

door gezonde, functioneleweefsels die liefst een leven

lang meegaan.

VIB is een non-profit onderzoeksinstituut in de levensweten-schappen. Zo'n 1100 wetenschappers en technici verrichtenbasisonderzoek naar de moleculaire mechanismen die instaanvoor de werking van het menselijk lichaam, planten en micro-organismen. Door een hecht partnerschap met vier Vlaamseuniversiteiten - UGent, K.U.Leuven, Universiteit Antwerpen enVrije Universiteit Brussel - en een stevig investeringsprogrammabundelt VIB de krachten van 65 onderzoeksgroepen in ééninstituut. Hun onderzoek heeft tot doel de grenzen van onzekennis fundamenteel te verleggen. Met zijn technologie-transferbeoogt VIB de omzetting van onderzoeksresultaten in productenten dienste van de consument en de patiënt. VIB ontwikkelt enverspreidt een breed gamma aan wetenschappelijk onderbouwdeinformatie over alle aspecten van de biotechnologie. Meer infoop www.vib.be.

www.vib.be • [email protected]


3

reserve-onderdelen op bestelling

een kijk op

Het menselijk lichaam telt meer dan tienduizendmiljard cellen. Elk met heel specifieke functies. Zohebben we lever-, huid-, haar-, zenuw- en darmcellen.Cellen kunnen zich samen ordenen tot weefsels,verschillende types weefsel vormen op hun beurtorganen. Ons lichaam functioneert alleen goed als alle cellenhun werk naar behoren uitvoeren. Kwetsuren, ziekteof ouderdom gaan vaak gepaard met het verlies vanweefsels en cellen. Gelukkig heeft ons lichaam eenherstelsysteem dat ervoor zorgt dat bijvoorbeeldeen wonde geneest. Bij te grote schade, bijvoorbeeldeen ernstige brandwonde of nierfalen, schiet onseigen herstelsysteem tekort en moet de geneeskundeingrijpen.

4

Vandaag zijn we al in staat om volledige organen te vervangen,denk maar aan een niertransplantatie. Mensen die een nierverloren hebben, kunnen de giftige afvalstoffen in het bloed nietmeer zelf filteren. Meerdere malen per week moet de patiënt naarhet ziekenhuis om aan de kunstnier te liggen, de zogenaamdedialyse. Als het meezit, vinden artsen een passende donornier diekan worden ingeplant bij de patiënt: een transplantatie met eendonororgaan. Hierdoor kan de patiënt opnieuw zelf de toxischestoffen uit zijn bloed filteren.

Krap bij kasDe vraag naar donorweefsels (en -organen) is echter veel groterdan het aanbod. De wachtijsten voor orgaantransplantatie zijnsoms zo lang dat er mensen sterven voor een hart of levervrijkomt. Nierpatiënten overbruggen de wachtperiode met dialyse.De gemiddelde wachttijd in België voor een niertransplantatiebedraagt twee tot drie jaar.

Bovendien zijn er heel wat aandoeningen (zoals de ziekte vanParkinson) of gevallen van weefselschade (bijvoorbeeld grotebrandwonden) waarvoor transplantaties niet baten. Er zijn dusandere benaderingen nodig.

Van orgaantransplantatie tot celtherapie

De Eurotransplant InternationalFoundation (www.eurotransplant.nl)is een wettelijk erkende organisatiedie orgaantransplantaties in België,Nederland, Luxemburg, Duitsland,Oostenrijk, Kroatië en Sloveniëcoördineert.


Niertransplantaties in Eurotransplant-regio en aantallen op de wachtlijst

Bron: Eurotransplant International Foundation

1969 1971 1973 1975 1977 1979 1981 1983 1985 1987 1991 1993 1995 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 20080

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

Wachtlijst Transplantaties metlevende donoren.

Transplantaties metoverleden donoren

5

Het werk laten doen door enkele cellen

Een veelbelovend alternatief is celtherapie. In plaats van eenvolledig orgaan te vervangen, transplanteert men enkel orgaan-specifieke cellen naar het orgaan in kwestie: de hartspier naeen infarct, het gewricht bij artrose, de pancreas bij diabetesof het ruggenmerg bij bepaalde vormen van verlamming.Men hoopt dat de cellen zich daar installeren en zichvermenigvuldigen.

Van waar komen weefsels en cellen?

Heel wat weefsels en cellen kunnen de basis van eenbehandeling vormen. Maar het is alleen mogelijkdie te ontwikkelen wanneer mensen bereid zijnweefsels of cellen te doneren voor wetenschappelijkonderzoek en/of geneeskundige toepassingen.

De donatie van cellen en weefsels moet kostelooszijn. Donoren mogen alleen vergoed worden voorgemaakte onkosten.

Het afgestane lichaamsmateriaal wordt gecodeerdof zelfs geanonimiseerd om de persoonlijke levens-sfeer van de donor te verzekeren. Vervolgens wordtdit zorgvuldig opgeslagen in weefselbanken ofbiobanken tot gebruik in een medische toepassingof onderzoek.

Zowel de afname als de opslag van cellen enweefsels, is aan strenge kwaliteitsbewaking enregelgeving onderworpen. Voor de afname wordteen onderscheid gemaakt tussen levende en dodedonoren enerzijds, en tussen het gebruik voormedische toepassingen en onderzoek anderzijds.

Zo moeten levende donoren een vrije, geïnformeerdetoestemming geven voor het gebruik van hunlichaamsmateriaal voor geneeskundige toepassingen.Lichaamsmateriaal van een overleden donor kanmen in principe gebruiken voor geneeskundige

toepassingen, tenzij hier verzet tegen aangetekendwerd. Dezelfde regeling geldt voor het gebruikvan lichaamsmateriaal dat overgebleven is na eendiagnostische of heelkundige ingreep: het kangebruikt worden voor wetenschappelijk onderzoek,tenzij de patiënt hiertegen bezwaar heeft.

6

Autologe en allogene celtherapie

Wanneer men cellen of weefsel bij één en dezelfdepersoon afneemt en opnieuw toedient, spreken we vanautologe therapie.

Bij allogene therapie zijn de donor en de te behandelenpatiënt twee verschillende personen. Hierdoor bestaater een risico op afstoting. Om dit te voorkomen zoektmen steeds donormateriaal dat zo goed mogelijkovereenstemt met het weefsel van de patiënt.Deze overeenkomst is enkel bij eeneiige tweelingenvolledig. De meeste patiënten moeten daarom naeen transplantatie levenslang afweeronderdrukkendemedicatie nemen.

Soorten cel- en weefseltherapie


Cel- en weefseltherapie:een breed spectrum

1. Pure transplantatie

• Het hoornvlies is het doorzichtige deel aande buitenkant van het oog en kan door infectie,beschadiging, een aangeboren afwijking ofouderdom troebel worden. De patiënt kijktdan als het ware door een beslagen voorruit.Transplantatie met een gezond (helder) hoornvliesvoorkomt of corrigeert blindheid.

• Bij hartpatiënten vervangt men soms de hart-kleppen door donorkleppen.

2. Transplantatie na bewerking

• Bij brandwonden of open wonden kan donorhuidsoelaas bieden; liefst huid van de patiënt zelf,omdat de kans op afstoting anders te groot is.Men kan echter maar een beperkte hoeveelheidhuid wegnemen. De kleine stukjes gezonde huidvan bijvoorbeeld 1 cm² worden in het lab in drie

autologe therapie allogene therapie

Hoornvlies van een oog Gekweekte huid

7

weken tijd vermenigvuldigd tot grote stukken huidvan ongeveer 800 cm², voldoende om grote brand-wonden te herstellen.

3. Geavanceerde cel- en weefseltherapie

• Een grote uitdaging is het driedimensionaalkweken van kraakbeenweefsel, denk hierbij aande reconstructie van oor of luchtpijp.

• De constructie van biologische hartkleppen doorde normale celbekleding van de hartklep op eendriedimensionale structuur te laten groeien, gaateen stapje verder. Voor een goede hartklep zijntwee celtypes nodig: myofibroblastcellen, vooreen stevige spierstructuur, en endotheelcellen,als beschermlaag aan het oppervlak.

4. Producten, afgeleid van cellen of weefsels

• Binnenkort zijn gevriesdroogde gekweekte huid-cellen van allogene oorsprong als zalfje te koopin de apotheek. Vooral voor mensen met chronischewonden - zoals bij diabetici - is dit een veelbelovendproduct.

Wat past bij wie?

HLA-typering (weefseltypering) geefthet antwoord. HLA staat voor HumaanLeukocyten Antigeen. Je kan hetvergelijken met de indeling vanbloedgroepen volgens het ABO-systeem. Twee kenmerken (A en B)geven aanleiding tot 4 verschillendebloedgroepen, afhankelijk van welkekenmerken aanwezig zijn op de rodebloedcellen: A, B, A en B of geenkenmerk.

Het HLA-systeem is veel complexer danhet ABO-systeem, omdat het rekeninghoudt met bijna 2000 kenmerken.Er zijn dus miljoenen verschillendecombinatiemogelijkheden. De kans dattwee mensen die geen familie vanelkaar zijn, dezelfde HLA-typeringhebben, is dus vrijwel nihil.

8

Het zou mooi zijn om over een breed arsenaalvan cellen te beschikken die verloren of slechtwerkende cellen in het lichaam kunnenvervangen. De meeste lichaamscellen hebbenechter een beperkte delingscapaciteit. Ditmaakt hen minder geschikt voor celtherapie.Gelukkig beschikt het lichaam over een voorraadcellen die wel nog kunnen delen en daarenbovenweinig gespecialiseerd zijn: stamcellen.

Stamcellen, de ideale cellen voor celtherapie?


Embryonale stamcellen

‘’ Vroeg of laat is bijna elke celaan vervanging toe’’

Opslag van lichaamsmateriaalOnderzoeker met microscoop

9

Voor de ontwikkeling van een bevruchte eicel toteen klein mensje ‘met alles erop en eraan’, zijn tweeprocessen onontbeerlijk: delen en differentiëren.Binnen de dertig uur na de bevruchting deeltde bevruchte eicel zich tot twee dochtercellen,vervolgens tot vier, acht, zestien cellen enzovoort.Na een viertal dagen heb je ongeveer honderd cellendie zich in de baarmoederwand nestelen, om opnegen maanden tijd een baby te worden.

Delen alleen is echter onvoldoende. Het mensjedat geboren wordt, bestaat immers uit allerleiverschillende weefsels met hooggespecialiseerdecellen. Die ontwikkeling naar gespecialiseerdecellen noemen we differentiatie. Dit proces verlooptgeleidelijk: de bevruchte eicel is nog volledig‘ongedifferentieerd’, haar nakomelingen zullenzich stapsgewijs omvormen tot steeds verdergespecialiseerde cellen.

Het moleculaire mechanisme achter dezestapsgewijze evolutie vindt plaats in het DNA(erfelijk materiaal) van de cel. Al onze cellenbevatten hetzelfde DNA. Een cel gebruikt echterenkel dat DNA dat relevant is om zijn specifiekefunctie uit te oefenen. Spiercellen moetenbijvoorbeeld geen maagzuur kunnen producerenen hebben daarom dat deel van hun databank(DNA) als het ware afgesloten. Deze progressieve

afsluiting

afsluiting van genetisch materiaal is de motorachter differentiatie. Hoe gespecialiseerder een celis, hoe meer DNA - en dus mogelijkheden - hij heeftafgesloten.

Eenmaal een bepaalde richting is ingeslagen, is ergeen weg meer terug. Zo kan een volwassen lever-cel zich niet omvormen tot een zenuwcel ofeen bloedcel. Een huidcel kan geen spiercel ofpancreascel meer worden. Cellen verliezen als hetware de potentie om andere celtypes te vormen.

Een volwassen, volledig gespecialiseerde cel - eenzenuwcel bijvoorbeeld - verliest daarenboven decapaciteit om verder te delen. Darm-, huid- ofbloedcellen overleven slechts enkele dagen totweken. Andere cellen leven langer, maar vroeg oflaat is bijna elke cel aan vervanging toe. En voordie vervanging is er in ons lichaam een voorraadstamcellen aanwezig. Ze zitten verscholen in deweefsels en zorgen voor de permanente regeneratievan afgestorven cellen.

Cellen delen en differentiëren

In de VIB-brochure'Wat is biotechnologie?'lees je meer over DNA

Wat is een stamcel?

Een stamcel is een cel die zichzelf kandelen en daarnaast nog in staat is om uitte groeien (te differentiëren) tot één ofmeer gespecialiseerde celtypes.

• De ultieme stamcel is totipotent. Denk maar aande bevruchte eicel die in staat is uit te groeien toteen volledig individu. Ook de cellen van eenachtcellig embryo zijn nog totipotent. Bij eensplitsing van dit embryo kan elk deel uitgroeientot een volledige mens; je krijgt een eeneiigetweeling.

• Na dit achtcellig stadium beginnen de totipotentecellen zich te specialiseren. Ongeveer vier dagenna de bevruchting vormt er zich een blastocyst:een buitenste laag cellen met een aantal cellenbinnenin. Deze laatste cellen kunnen uitgroeientot bijna alle celtypes: ze zijn pluripotent. Alsze in kweek worden gebracht, noemen we zeembryonale stamcellen (ES-cellen).

• Multipotente stamcellen kunnen differentiërentot de verschillende celtypes die in één specifiekweefsel voorkomen. Ze moeten de cellen indarmen, lever, huid, spieren, bloedvaten ofhersenen hernieuwen. Het beenmerg bevatbijvoorbeeld multipotente stamcellen die elkedag opnieuw instaan voor de productie van zowat200 miljard rode bloedcellen, 200 miljardbloedplaatjes en 60 miljard witte bloedcellen.

• Orgaanspecifieke stamcellen, zoals die van hethoornvlies, kunnen zich slechts ontwikkelen totéén celtype. Ze zijn unipotent.

• Naast stamcellen bestaan er ook voorlopercellen.Ze zijn verder gedifferentieerd en kunnen zichnog delen, maar bevatten nog niet alleeigenschappen van de te vormen gerijpte cel.Ook al zijn dit geen echte stamcellen meer,toch bieden voorlopercellen potentieel voor cel-transplantatie, omdat ze zich - in tegenstellingtot volledig gedifferentieerde cellen - nog kunnendelen.


1010

Oorsprong en ontwikkelingsmogelijkheden van stamcellen voor medische toepassingen

Totipotent:uit een cel kan eennieuw individu ontstaan

Bevruchteeicel

Blastocyst

Embryonalestamcellen

Pancreascellen(insuline)

Beenmerg Zenuwcellen Hart- enspiercellen

Foetalestamcellen

Volwassenstamcellen

Vier- tot acht-cellig stadium

Pluripotent:niet meer in staat om eenindividu te vormen, maarvoorloper van een zeergroot aantal celtypes

Multipotent:in staat om slechtsbepaalde celtypeste vormen

Potentieel vande stamcellen

Oorsprong

Differentiatie

Stamceltype

Foetus Jonge mens,volwassene

1111

Stamcellen uit lichaams-materiaal

Embryonale stamcellen, pluripotent

Men kan stamcellen uit de binnenste celmassavan blastocysten isoleren en in kweek brengen,zo krijgt men ES-cellen. Dit gebeurde voor het eerst in1998. Vandaag zijn restembryo’s de belangrijkste bronvan ES-cellen. Het zijn de embryo’s die overblijvenna in-vitrofertilisatie (IVF). Bij IVF worden immersverschillende eicellen tegelijk bevrucht. Eén embryowordt ingeplant en de overtollige embryo’s vangoede kwaliteit vriest men in bij -196°C. Dezeembryo’s kunnen gebruikt worden voor een volgendezwanger-schap. Indien de ouders geen volgendezwanger-schap meer plannen en hun toestemminggeven, kunnen de resterende embryo’s gebruiktworden voor wetenschappelijk onderzoek, zoalsbijvoorbeeld stamcelonderzoek.

Foetale stamcellen, multipotent

In de zich ontwikkelende foetus (waarin je al eenmensje begint te herkennen) zijn veel meermultipotente stamcellen aanwezig dan bij eenpasgeboren baby. Door de ethische problematiekdie ermee gepaard gaat en de wisselendebeschikbaarheid van deze stamcellen, wordenstamcellen uit foetale organen minder geschiktgeacht.

Navelstrengstamcellen, multipotent

Het gebruik van embryonale en foetale stamcellenis ethisch omstreden. Multipotente stamcellen uitde navelstreng zijn ethisch meer aanvaardbaar.Normaal gezien wordt de navelstreng kort na degeboorte samen met de placenta weggegooid.Een navelstreng bevat relatief veel stamcellenvan hoge kwaliteit. Die kunnen vrij eenvoudigzonder pijn of risico verzameld en bewaard worden.Navelstrengstamcellen zijn in de regel minder aan-getast door virussen of andere omgevingsfactoren,zoals bestraling, dan volwassen stamcellen. Zehebben dus meer groeipotentieel dan de klassiekestamcellen van volwassenen.

Volwassen stamcellen, multipotent

Elk orgaan bevat een kleine voorraad volwassenstamcellen. Ze zorgen voor de aanvoer van ‘versecellen’ of helpen bij het herstel van beschadigdeweefsels. Er zijn indicaties dat hart, pancreas,spieren, huid, darmen, bloedvaten, tanden, lever,netvlies, teelballen en hersenen zo’n voorraadjesstamcellen hebben. Volwassen stamcellen zijn echterniet meer in staat om tot alle celtypes uit tegroeien. Het bekendste weefsel met volwassenstamcellen is het beenmerg, waarin zich onderandere bloed-vormende stamcellen bevinden.Buiten alle verwachtingen zijn wetenschapperser in geslaagd om in kweekschaaltjes in het labzenuw-, hartspier-, lever-, long- en huidcellen afte leiden uit bloedvormende stamcellen uit hetbeenmerg.

Stamcellen uit navelstrengbloed hebbenechter nog maar voor weinig aan-doeningen hun nut bewezen. Net zoalsde stamcellen uit beenmerg kunnenstamcellen uit navelstrengbloed ingezetworden voor de behandeling vanleukemie en erfelijke bloedarmoede.

Ziekenhuisbanken stellen de stamcellen uitnavelstrengbloed ter beschikking aan wie zehet eerst nodig heeft. Bepaalde bedrijven bewaren stamcellen uitnavelstrengbloed voor autoloog gebruik, welis-waar tegen betaling. De Belgische wet voorzietwel dat deze stamcellen beschikbaar moetenblijven voor allogene therapie.

12


Technieken om stamcellente maken

• Therapeutisch klonen, pluripotent

Bij therapeutisch klonen gaat het erom ES-cellente maken met hetzelfde genetische materiaalals de patiënt. Uit deze ES-cellen kunnen dancellen en weefsels worden gemaakt die de patiëntniet afstoot. Uit een gedifferentieerde cel van de patiënt wordtde celkern met het genetische materiaal gehaalden in een ‘lege’ eicel – zonder kern - gebracht.Deze ‘samengestelde’ eicel neemt de rol vaneen bevruchte eicel op zich en begint zich tedelen. De blastocyst wordt niet ingeplant in debaarmoeder, maar dient als bron van ES-cellen.Aangezien klonen ethische vragen oproept en detechniek nog niet optimaal werkt, gaat men opzoek naar andere technieken om stamcellen temaken.

• Geïnduceerde pluripotente stamcellen(iPS-cellen), pluripotent

Cellen van een volwassen mens zijn in principevolledig gedifferentieerd. Zo kunnen huidcellenzich niet meer omvormen tot andere celtypes.In 2007 werd een methode ontwikkeld omgedifferentieerde cellen van een volwassen mens –huidcellen bijvoorbeeld – te herprogrammerentot pluripotente cellen. De onderzoekers voegdenspecifieke menselijke genen aan de huidcellentoe die ‘uit’ staan in gedifferentieerde cellen,maar actief zijn in pluripotente cellen. Hieruitonstonden pluripotente iPS-cellen die zevervolgens konden omzetten in andere celtypes,zoals spiercellen en zenuwcellen.

iPS-cellen zijn, net zoals ES-cellen, pluripotent,met een aantal voordelen er bovenop. Ze zijnonbeperkt beschikbaar. ES-cellen afkomstig vanIVF-restembryo’s, zijn daarentegen beperktbeschikbaar en bovendien ethisch omstreden.

iPS-cellen zijn afkomstig van depatiënt zelf, waardoor de kansop afstoting kleiner wordt. Dezetechniek staat nog in de kinder-schoenen, maar men verwacht datuit iPS-cellen verschillende weefselsontwikkeld kunnen worden.

In de VIB-brochure ‘Klonen encelkerntransplantatie’ lees jemeer over deze technologie

Eicel De kern wordt uitde eicel gehaald

Het DNA van dehuidcel wordt inde eicel geplaatst(kernceltransplantatie)

De eicel deelt totblastocyst. Stamcellenworden geïsoleerd uitde binnenste celmassa.

De stamcellengroeien - onder invloedvan verschillendegroeifactoren - uit totverschillende celtypes ofweefsels die bij de patiëntkunnen gebruikt wordenals celtherapie.

Huidcel van de patiënt

13

Stamcellen leveren vandaag al een belangrijkebijdrage aan fundamenteel onderzoek. Ze kunnenfungeren als modelsysteem voor de eerste fasen vande menselijke ontwikkeling. Zoogdierembryo’s,zoals dat van de mens, nestelen zich in debaarmoeder en maken zich zo moeilijk toegankelijkvoor onderzoek. Embryonale stamcellen zijntoegankelijker en kunnen ons veel leren over deeerste processen in de menselijke ontwikkeling. Ditonderzoek kan helpen om onvruchtbaarheid engeboorte-afwijkingen te verhelpen.

Verder kunnen stamcellen ingezet worden ommedicijnen te testen. Zo schroeft men niet alleen hetproefdiergebruik terug, maar kan men medicijnen

zorgvuldiger testen alvorens ze op mensen te testen.Stamcellen zijn ook bruikbaar als ziektemodel.Mensen met een ernstige aandoening in de familiekiezen vaak voor in-vitrofertilisatie. Alleen embryo’sdie de erfelijke afwijking niet vertonen worden bijde moeder ingeplant. Wanneer de afwijking welaantoonbaar is, kan men het embryo gebruikenom stamcellen te kweken. Ze fungeren dan alsziektemodel. Voor erfelijke aandoeningen zoalsmucoviscidose (taaislijmziekte), myotone dystrofie(een spierziekte) en de ziekte van Huntington(een neurologische ziekte) zijn al embryonalestamcellijnen gemaakt. Maar ook iPS-cellen kunnenals ziektemodel dienen. Ze vertonen exact dezelfdegenetische afwijking(en) als de patiënt.

Stamcellen helpen ons levensprocessen beter te begrijpen

Onderzoekers gebruiken stamcellen om nieuwe inzichtenin ziekteprocessen te verwerven

Bij welke ziekten kan celtherapie een rol spelen?


14

e e n k ijk o p

Tal van ziekten worden veroorzaakt door cellen dieafsterven of slecht functioneren. Een succesvollevervanging van deze cellen zou tot een levenslangegenezing kunnen leiden. Enkele voorbeelden...

Beenmergtransplantatie bij leukemie:de meest gekende ‘traditionele’stamceltherapie

Leukemie is een verzamelterm voor beenmerg-kankers met een ontregelde groei van verschillendesoorten witte bloedcellen. Met chemo- en radiotherapie tracht men dekwaadaardige witte bloedcellen te vernietigen.Maar in één beweging sterven ook de gezonde bloed-stamcellen in het beenmerg af. Deze bloedstamcellenstaan in voor de aanmaak van witte bloedcellendie het lichaam beschermen tegen infecties. Detherapie vernietigt met andere woorden ook hetimmuunsysteem van de patiënt. Dit kan men opvangen door na afloop van detherapie bloedstamcellen aan de patiënt toe tedienen om de nodige nieuwe bloedcellen aan temaken en zo het immuunsysteem terug op tekrikken. De bron voor bloedstamcellen is beenmerg.Daarom neemt men net voor de radio- ofchemotherapie beenmerg bij de patiënt weg. Om(pijnlijke) beenmergpuncties te vermijden, kan menbloedstamcellen tijdelijk uit het beenmerg in hetbloed doen terechtkomen door groeihormonen toe tedienen. Een eenvoudige bloedafname levert danvoldoende bloedstamcellen. De meeste patiëntenbeschikken echter niet over voldoende gezonde eigenbloedstamcellen. Voor hen kan navelstrengbloed ofeen beenmergdonor een alternatief bieden.

Diabetes

Glucose (ook wel bloedsuiker genoemd) is denoodzakelijke brandstof voor cellen. Lichaamscellenhebben insuline nodig om glucose uit het bloedte halen. Insuline wordt aangemaakt door deβ-cellen van de pancreas. Bij jeugddiabetes (type 1)zijn de β-cellen beschadigd, waardoor ze te weiniginsuline produceren.

De patiënten kunnen dit opvangen door meermaalsper dag insuline in te spuiten. De ideale dosis isechter moeilijk te bepalen en varieert met desuikerspiegels in het bloed. Helaas voorkomt dehuidige therapie niet dat diabetespatiënten op langetermijn complicaties zoals oogziekten of chronischewonden ontwikkelen.

In België onderzoekt het ‘JDRF Center for Beta CellTherapy’ (www.betacelltherapy.org) de mogelijkheidom gedoneerde β-cellen te transplanteren naar depancreas van diabetespatiënten. Voor deze - allogene -therapie is er echter nog steeds een groot aanbodaan menselijke pancreassen nodig.

In de toekomst kan men misschien β-cellenafleiden van de eigen stamcellen van de patiënt omzo tot autologe celtherapie te komen. Deze cellenproduceren de juiste hoeveelheid insuline om desuikerspiegels in het bloed onder controle te houden.

Stamcellen uit de navelstreng kunnen ingezet worden bij leukemie

15

Beta-CellBeta-Cell is een Belgisch Biotechbedrijf dat werktaan behandeling van diabetes. Het richt zich in deeerste plaats op β-cellen, de insulineproducerendecellen uit de pancreas. Beta-Cell ontwikkelde zelfde technologie om β-cellen uit varkensfoetussen teisoleren en met succes bij muizen te transplanteren.De getransplanteerde cellen normaliseerden hetsuikergehalte in het bloed van de muizen. Vraag isnu of dit ook bij mensen zou lukken.

Als β-cellen uit varkens-foetussen in de toekomstook bij mensen wordeningeplant, doorbreek je debarrière tussen mens en dier(xenotransplantatie).

In de VIB-brochure‘Xenotransplantatie:het beest in de mens…’lees je hier meer over

16

Cel- en weefseltherapiee e n k ijk o pe e n k ijk o p

Hartinfarct

Bij een hartaanval sterft een deel van de hart-spiercellen, omdat het bloedvat dat hen vanzuurstof voorziet, geblokkeerd raakt. De overblijvendespiercellen moeten dan harder werken. Vaak leidt dit op lange termijn tot hartfalen en zelfs overlijden.

Cardiologen willen het dode weefsel graag vervangendoor nieuw gezond hartspierweefsel. Maar een-voudig is dit niet. Voorlopig tracht men vooral hetnog functionele hartspierweefsel zo goed mogelijkte beschermen. In vergevorderde stadia van hart-falen gaat men over tot de transplantatie van eencompleet hart. Misschien kunnen stamcellen ook hieringeschakeld worden? Maar welke stamcellen? Opdeze vraag bestaat er nog geen eenduidig antwoord.

VIB-onderzoekers aan de K.U.Leuven onderzochtenpatiënten met een hartinfarct die, naast de standaard-therapie, ook met stamcellen uit hun eigen beenmergwerden behandeld. De wetenschappers zagen dat hethartletsel kleiner was bij de groep die met stam-cellen werd behandeld dan bij de controlegroep dieenkel de standaardbehandeling had gekregen. Ditwas het gevolg van een betere doorbloeding in hetgetroffen hartweefsel. De beenmergcellen haddenzich gedifferentieerd tot bloedvaten.

Waarschijnlijk zal het niet mogelijk zijn om been-mergstamcellen te laten uitgroeien tot volwaardigehartspiercellen zonder specifieke manipulaties uitte voeren. Men hoopt wel om in de toekomst eenbetere doorbloeding en herstel van de hart-spiermassa te bekomen door een combinatie vanverschillende stamceltypes toe te dienen.

Cardio3 BioSciences Cardio3 BioSciences is een Belgisch biotechbedrijfdat stamceltherapie wil inzetten voor debehandeling van hart- en vaatziekten. Het bedrijfbeschikt over een methode om uit eigenbeenmergstamcellen cellen te produceren, zoidentiek mogelijk aan de cellen die verloren zijngegaan bij een hartinfarct. Het bedrijf ging vanstart met klinische proeven (proeven op mensen)om de veiligheid en doeltreffendheid van dezemogelijke behandeling te testen.

In de VIB-brochure‘Biotechnologie: gezondheid’lees je meer over de weg dieeen geneesmiddel moetafleggen alvorens hetbeschikbaar is op de markt

17

Kraakbeenletsels

Sporten is gezond, maar soms kan een ongelukkigebeweging leiden tot een kraakbeenletsel. Inde toekomst kunnen kraakbeentransplantatiesmisschien soelaas bieden. Voor zo’n transplantatiemoet men lichaamseigen kraakbeencellen in hetlab bewerken en tot grote aantallen opkweken. Na4 tot 6 weken kan men deze cellen inplanten in hetkraakbeenletsel. Deze techniek wordt nog nietstandaard toegepast.

Ziekte van Parkinson

Bij de ziekte van Parkinson sterven de dopamine-producerende zenuwcellen af. Dopamine is essentieelvoor de communicatie tussen de zenuwcellen dieonze spierbewegingen regelen.

Bij muizen met de ziekte van Parkinson leidt stam-celinjectie tot een duidelijke verbetering van hunconditie. De stamcellen verplaatsen zich naar hetbeschadigde hersendeel en veranderen onder invloedvan groeifactoren die de hersenen zelf aanmaken, inhet gewenste celtype.

Men onderzoekt ook transplantatie van foetalehersencellen bij mensen. De studies leverengemengde resultaten op. Sommige patiënten wordener beter van, bij anderen verloopt de regulatie van dedopamineproductie veel minder goed en treden erernstige bijwerkingen op.

En het rijtje kan nog aangroeien

Ondertussen is er een hele lijst van aandoeningenwaarvan we vermoeden dat ze ooit met stamcellenkunnen behandeld worden. Voor sommige daarvanis men al gestart met klinische onderzoeken, zoalsvoor de ziekte van Crohn (chronische darmziekte),macula-degeneratie (ouderdomsblindheid) en dwars-laesies (verlamming).

TiGenixTiGenix is een Belgisch biomedischbedrijf dat zich toelegt op hetsuccesvolle herstel en de functioneleregeneratie van beschadigd menselijkweefsel, in eerste instantie kraak-beenweefsel. Zo kunnen gewrichts-oppervlaktedefecten hersteld wordendoor kraakbeenvormende cellen dievan lichaamseigen weefsel werdenafgeleid, in te planten. Deze methodewerd in klinische studies reeds succes-vol uitgetest bij patiënten.

18


Obstakels en uitdagingen bij celtherapie

Celtherapie biedt een groot potentieel voor tal vanziekten. Maar er moet nog een hindernissenparcoursworden afgelegd. Deze hindernissen kunnen zowelpraktisch als fundamenteel zijn. Enkele voorbeelden…

Afstoting

Afstoting blijft een belangrijk probleem, ook bijceltherapie. Het weefseltype (de HLA-typering) vandonor en ontvanger moet immers nagenoeggelijk zijn. Met therapeutisch klonen, iPS-cellen of(gepersonaliseerde) celbanking met navelstreng-bloed kunnen de afstotingsproblemen misschienbeperkt of zelfs vermeden worden.

Ongewenste effecten

Experimenten waarbij ongedifferentieerde ES-cellenwerden ingespoten bij proefdieren hebben aan-getoond dat ze niet altijd uitgroeien tot de gewenstecellen. Ze groeien soms uit tot teratomen,goedaardige tumoren die gedifferentieerde weefselsbevatten zoals haar, huid, tanden, spieren enzenuwen. En soms kan zo’n tumor kwaadaardigworden.

Ook bestaat het gevaar dat cellen die langdurigin het lab gekweekt werden, genetische schadehebben oplopen die aanleiding kan geven tot hetontwikkelen van tumoren.

In 2009 ontdekte men een hersentumor bij eenpatiënt die vier jaar voordien behandeld werd metneuronale stamcellen. De tumorcellen hadden zichontwikkeld uit de donorcellen. Of dit lag aan debehandeling van de getransplanteerde cellen ofaan een gebrek aan karakterisatie van deze cellen, isniet duidelijk. Ook de verlaagde immuniteit vande patiënt kan een rol gespeeld hebben. Eén dingis wel duidelijk: verder onderzoek naar de veiligheidvan stamceltherapie is absoluut noodzakelijkalvorens toepassing op de mens.

Complexe aandoeningen

Zal celtherapie ooit ingezet kunnen worden voormeer complexe aandoeningen, die diverse celtypestegelijk aantasten? De ziekte van Alzheimer bij-voorbeeld gaat niet enkel gepaard met afstervendehersencellen, maar ook met afzetting van eiwitten(plakken) in de hersenen.

Bioreactoren

Om weefsels en organen op grote schaal ondergecontroleerde omstandigheden op te kweken, zijnbioreactoren nodig. Het zijn volledig afgesloten vatenmet een optimaal klimaat waarin men cellen,groeifactoren en drager samenbrengt. De cellenkunnen zonder risico op besmetting uitgroeien totnieuw weefsel. Momenteel gebruikt men al bio-reactoren voor de productie van botconstructen enkunsthartkleppen.

Momenteel zijn draagstructuren vervaardigd uit synthetischebiomaterialen populair omwille van hun mechanische robuustheid eneenvoudige synthese. Maar men wil biomaterialen ontwikkelen metspecifieke bioactieve werking. Door groeifactoren en geneesmiddelen inde materialen in te bouwen, hoopt men de groei van weefsel te stimuleren.

19

Stamcellen leveren vandaag al een belangrijkebijdrage aan fundamenteel onderzoek. Ze kunnenons helpen om biologische processen, zoals deeerste fasen van de menselijke ontwikkeling enziekteprocessen, beter te begrijpen. En ze kunneningeschakeld worden om geneesmiddelen te testen.

Een meer gedetailleerde kennis van processen zoalsceldeling en differentiatie, zal leiden tot methodesom verschillende celtypes en weefsels te kweken,uitgaande van lichaamseigen (stam)cellen. Dezezullen ingezet kunnen worden om weefselschade teherstellen. Een aantal concrete toepassingen zijn oprelatief korte termijn te verwachten.

In de toekomst zal men met nieuwe techniekenstamcellen in grote hoeveelheden kunnen kweken enwellicht de afstotingsreacties van het lichaamomzeilen. Voor een aantalaandoeningen zal men eenstandaard(stam)celtherapiekunnen ontwikkelen. Maar zoverzijn we nog niet.

Willen we (stam)celtherapie een toekomst geven,dan moeten we blijven investeren in verderbasisonderzoek, in de ontwikkeling van ziekte-modellen en in goed opgezette klinische studies.Dit alles moet binnen een transparant en rechtszekerwettelijk kader vallen dat enerzijds onderzoek enontwikkeling stimuleert, en anderzijds voldoendebescherming biedt aan de donoren en ontvangers.

Wat kan (stam)celtherapie ons bieden?

Ons lichaam functioneert alleen goed als alle cellenhun werk naar behoren uitvoeren. Kwetsuren, ziekteof ouderdom gaan vaak gepaard met het verlies vanweefsels en cellen. Gelukkig heeft ons lichaam eenherstelsysteem dat ervoor zorgt dat bijvoorbeeld eenwonde geneest. Bij te grote schade, bijvoorbeeld eenernstige brandwonde of nierfalen, schiet ons eigenherstelsysteem te kort en moet de geneeskundeingrijpen. Moderne geneeskunde wil beschadigdeweefsels vervangen door gezonde, functioneleweefsels die liefst een leven lang meegaan.


www.vib.be

Voor meer informatie kan je contact opnemen met VIB:

Rijvisschestraat 120, 9052 Gent

Tel. +32 9 244 66 11 / Fax +32 9 244 66 10

[email protected]

Andere info over biotechnologie?VIB beschikt over verschillende brochures:

1. Erfelijkheid bij de mens: aan genen zijde2. Wat is biotechnologie?3. Biotechnologie: gezondheid4. Biotechnologie en planten5. Klonen en celkerntransplantatie6. De veiligheid van genetisch gewijzigde gewassen7. Xenotransplantatie: het beest in de mens...8. Enzymen: in je lijf en in je leven9. Cel- en weefseltherapie10. Gentherapie: genen genezen

Je kan ze gratis aanvragen bij VIB op onderstaand adresof downloaden via www.biotechnologie.be

design:IciLaba

Ged

rukt

in B

elgi

ë op

FSC

-pap

ier.

e e n kijk o p

en Weefseltherapie

Documents

Transcript of en Weefseltherapie