STICHTING BIO-WETENSCHAPPENEN MAATSCHAPPIJ

Nooit tevoren waren er zoveel onderzoekers wereldwijd bezigmet de verwerving van kennis op tal van gebieden van debiologie van de mens. Groots opgezette onderzoeks-programma’s als het “Human Genome Project’, dat in 2001 isafgerond, en het “Decennium of the brain’ zorgen voor data-banken vol gegevens. Onderzoekers beschikken tegenwoor-dig over geavanceerde technieken, waarmee zij processendie zich in ons lichaam afspelen tot in detail kunnen ontrafelenen waarmee moleculen en cellen in beeld gebracht kunnenworden. Beeldtechnieken maken het tevens mogelijk datmen een kijkje in het lichaam neemt. Een ontoegankelijkgebied als de hersenen kan nu live bestudeerd worden, omdatmen de activiteit van hersencellen zichtbaar maakt. Al dietechnieken leveren een storfvloed van gegevens op, die menbovendien geautomatiseerd kan verwerken en opslaan. Waardeze enorme toename van informatie en kennis toe zal leiden,is niet te voorzien. Maar de ingrijpende maatschappelijkegevolgen, in eht bijzonder voor de gezondheidszorg, tekenenzich al duidelijk af.

In 1969 werd door mensen die voorzagen dat ontwikkelingenin de biowetenschappen het dagelijks leven diepgaand zou-den kunnen beïnvloeden, de stichting Bio-Wetenschappenen Maatschappij opgericht. Het leek hen niet verantwoorddat alleen een beperkt aantal mensen geïnformeerd was overde te verwachten ontwikkelingen, bijvoorbeeld op het gebiedvan genetisch onderzoek, hersenonderzoek, reageerbuisbe-vruchting of transplantaties.De stichting Bio-wetenschappen en Maatschappij heeft alsdoestelling: “in brede kring het inzicht te bevorderen in deaktuele en toekomstige ontwikkeling en toepassing der bio-wetenschappen, in het bijzonder met het oog op de betekenisen gevolgen voor mens en maatschappij” (statuten , art. 2).De stichting is onafhankelijk. Zij wil een bijdrage leveren aande meningsvorming door toegankelijke informatie beschik-baar te stellen voor een breed publiek. De vraag is wat wij gaan doen met de mogelijkheden die denieuwe weteenschappelijke inzichten en technieken ons kun-nen bieden.

cahiersbio-wetenschappen

en maatschappij

StamcellenJ.P.M. GEERAEDTS

C.L. MUMMERY EN P.T. VAN DER SAAG

D.W. VAN BEKKUM

D.E. ATSMA

G.J. BOER

TH.A. BOER

TH.A.M. TE BRAAKE

Cahiers bio-Wetenschappen en Maatschappij

Erevoorzitter is Z.K.H. prins Claus.

Coördinator is Drs. W. van Haren

© Stichting Bio-Wetenschappen en Maatschappij.

ISBN 90-73196-30-2

Lay-out en druk: Drukkerij Groen BV, Leiden

Het bestuur van de stichting bestaat uit:prof. dr. D.W. van Bekkum (voorzitter),prof. dr. H.M. Dupuis,prof. dr. J.P.M. Geraedts,prof. dr. J. Joosse,prof. dr. J.A. Knottnerus,prof. dr. W.J. Rietveld,prof. dr. D. de Wied,prof. dr. P.R. Wiepkema (penningmeester).

De redactie van dit nummer berust bij:prof. dr. J.P.M. Geraedts,prof. dr. D.W. van Bekkum,drs. W. van Haren (redactie-secretaris).

21e jaargang, nr. 3, augustus 2002

Abonnementen en bestellingen:Stichting Bio-Wetenschappen en MaatschappijPostbus 93402, 2509 AK DEN HAAGTel. 070 - 34 40 792e-mail: haren@nwo.nl

De cahiers verschijnen viermaal per jaar.van de reeds verschenen cahiers zijn de meeste uitgaven nogverkrijgbaar. Zie hiervoor de inlegkaarten in dit cahier of vraagde catalogus aan op bovenstaand adres.

Illustraties:Hoofdstuk 1,2,3,4Stem Cells: Scientific Progress and Future Research DirectionsNational Institutes of Health Bethesda USA 2001www.nih.gov/news/stemcell/scireport.htmHoofdstuk 1,3Stem Cells and the Future of Regenerative MedicineNational Research Council USA 2002 ISBN 0-309-07630-7www.nap.eduHoofdstuk 1Animals without Backbones R. Buchsbaum e.a 1987University of Chicago Press ISBN 0-226-07873-6Hoofdstuk 1,3Molecular Biology of the Cell B. Alberts e.a. 1983Garland Publ.Inc. ISBN 0-8240-7282-0Hoofdstuk 2R.P.Lanza et al Nature Biotechnology 2 juni 2002Hoofdstuk 5Le Monde 13 januari 1998

1

STAMCELLENINHOUD

VOORWOORD 3

STAMCELLEN: DE BASIS VOOR MEERCELLIGHEIDJ.P.M. Geraedts 5

EMBRYONALE STAMCELLEN ALS BRON VOOR CELTRANSPLANTATIEP-THERAPIEC.L. Mummery & P.t. van der Saag 15

SOMATISCHE STAMCELLEND.W. van Bekkum 22

Kaders: Bloedaanmaak 24Opslag van navelstrengbloed: weggegooid geld of verstandige voorzorg? 32

TOEPASSINGEN IN DE GENEESKUNDE

STAMCELLEN VOOR HET HARTD.E. Atsma 35

STAMCELLEN VOOR, VAN EN IN HET CENTRALE ZENUWSTELSELG.J. Boer 41

ONDERZOEK MET STAMCELLEN: WAT PLEIT ER VÓÓR, WAT ER TEGEN?Th.A. Boer 47

Kader:Wat gaat het kosten? 50

STAMCELONDERZOEK EN DE WETTh.A.M. te Braake 55

BEGRIPPENLIJST 58

LITERATUUR, WEBSITES 60

6

5

4

3

2

1

2

De ontwikkeling van het ei op de weg van eierstok naar baarmoeder

3

kweken. Daarmee leek de weg geopend voor de aanmaakop grote schaal van alle mogelijke gespecialiseerdecellen als zenuwcellen, spiercellen, levercellen etc. diezouden kunnen dienen voor vervanging in weefsels waarzulke cellen te gronde zijn gegaan. De tweede ontdekkingbetrof de zogenaamde plasticiteit van somatische stam-cellen, afkomstig uit diverse volwassen weefsels.Stamcellen afkomstig uit de hersenen blijken in staatbloedcellen te kunnen vormen en bloedstamcellen kun-nen in levercellen of hartcellen veranderen. Het enormepotentieel van stamcellen wekte hoge verwachtingenvoor de mogelijke toepassing bij ziekten die gepaardgaan met degeneratie en verlies van essentiële celtypen.Het vooruitzicht van genezing van ziekten als die vanAlzheimer en Parkinson en van hart-, lever- en nierfalen,veroorzaakte een ongekend enthousiasme. Niet alleen bijde onderzoekers maar zeker ook bij de geldschieters:zowel de overheid als ook industriële investeerders. In hetafgelopen jaar werden verscheidene nieuwe institutenopgericht uitsluitend voor stamcelresearch. Er is eeninternationale vereniging opgericht voor RegeneratieveGeneeskunde (met stamcellen) en er wordt in Europajuridische strijd gevoerd om de patentrechten van deembryonale stamcellen.

In dit stadium van het onderzoek kan niemand voorzienmet welke van de verschillende stamcellen de besteresultaten kunnen worden bereikt. De potentie vanembryonale stamcellen lijkt groter dan die van soma-tische stamcellen, maar voor dit doel moeten menselijke

VOORWOORD

D.W. van Bekkum

Tot enkele jaren geleden verbleven stamcellen in deachterkamertjes van de medisch-biologische weten-schappen.Embryonale stamcellen vormden een interessantstudieobject voor ontwikkelingsbiologen en enkele typenstamcellen van volwassenen waren bekend gewordendoor onderzoek naar de schade en het daarop volgendherstel van bestraalde weefsels.

In de geneeskunde worden bloedvormende stamcellen altientallen jaren toegepast bij de behandeling vanleukemie en tal van andere ziekten van het bloed of hetafweersysteem. Vroeger werden dat beenmergtransplan-taties genoemd, maar sinds men de stamcellen uit hetbeenmerg is gaan zuiveren en dezelfde stamcellen ook uithet bloed gewonnen kunnen worden, spreekt men vanstamceltransplantaties. Hoewel er al vele tienduizendenvan zulke stamceltransplantaties over de hele wereld zijnverricht, is de toepassing vrijwel beperkt tot een kleindeelgebied van de geneeskunde: de hematologie.De laatste 2 jaar gaat er bijna geen week voorbij zonderdat de één of andere stamcel de voorpagina’s haalt metkoppen als “Hype and Hope” en “Panacee of Doos vanPandora”.

Wat heeft die plotselinge opleving van de interesse instamcellen veroorzaakt? Voor zover dat is na te gaantwee nogal verschillende ontdekkingen. De eerste in 1998betrof een methode die het mogelijk maakt primitievecellen uit menselijke embryo’s in grote aantallen te

4

embryo’s voor worden gebruikt, hetgeen een controver-sieel punt is.In wetenschappelijke kringen heerst de mening dat hetonderzoek met beide typen stamcellen onverminderd enongehinderd zou moeten voortgaan en daarmee is destamcel het middelpunt geworden van de zoveelste oor-log tussen ‘pro-life’ en ‘pro-research’.

De eerste fundamentele politieke beslissing die presidentBush kort na zijn aantreden in 2001 moest nemen, betrofhet al dan niet (met federaal geld) subsidiëren van onder-zoek met embryonale stamcellen. Dit zorgde ervoor datde stamcellen breed uitgemeten werden en via het tele-visiescherm en de ochtendkrant in alle huiskamersterechtkwamen. Publieke en kerkelijke personages vangewicht, van Nancy Reagan tot de Paus, wierpen zich inde strijd en sindsdien zijn de discussies nauwelijksgeluwd.

In de meeste ontwikkelde landen zijn er inmiddelsbeperkingen gesteld aan het onderzoek met menselijkeembryo’s, soms zodanig dat onderzoekers moetenuitwijken naar een ander land om hun experimenten uit tekunnen voeren. Net als in de Middeleeuwen wordt de vrij-

heid van onderzoek wederom aan banden gelegd.Nederland heeft inmiddels ook zijn Embryowet en deGezondheidsraad bracht recent (juni 2002) een advies uitonder de titel “Stamcellen voor weefselherstel” (ziewww.gr.nl).

Het onderwerp van dit Cahier valt bij uitstek binnen demissie van onze Stichting, die luidt “… in brede kring hetinzicht te bevorderen in actuele en toekomstige ontwik-kelingen der biowetenschappen…”. Stamcel-onderzoekis zó actueel en de vorderingen zijn dermate stormachtig,dat het de experts die aan dit Cahier een bijdrage hebbengeleverd, niet kan worden nagedragen als sommige vanhun uitspraken binnenkort achterhaald blijken te zijn.De redactie hoopt dat de lezers door middel van ditCahier tenminste beter toegerust zullen zijn om hetnieuws over stamcellen, dat nog jaren op hen af zalkomen, beter op zijn maatschappelijke betekenis te kun-nen beoordelen.

5

J.P.M. Geraedts studeerde biologie in Nijmegen en spe-cialiseerde zich in de genetica van de voortplanting. Hijkreeg zijn opleiding tot anthropogeneticus aan de Rijks-universiteit Leiden. In 1975 promoveerde hij aan dezelfdeuniversiteit. In 1982 werd hij benoemd tot eerste hoog-leraar genetica en celbiologie aan de RijksuniversiteitLimburg (thans Universiteit Maastricht). In 1983 werd hijtevens directeur van de Stichting Klinische GeneticaLimburg (thans Stichting Klinische Genetica Zuid-OostNederland).

InleidingEen wonder is een gebeurtenis waarvan we niet begrijpenhoe die tot stand kon komen. Hoewel we steeds meer teweten komen over het ontwikkelingsproces van meercel-lige wezens, blijft de kennis die momenteel voorhanden isvooralsnog beperkt tot kleine stukjes van een fantastischgecompliceerd geheel. Daarom is het nog steeds eenwonder dat uit één enkele cel een hele plant kan groeienmet wortels bladeren en bloemen, of uit een ander soortcel een heel mens of een andere vertegenwoordiger vande miljoenen soorten levende wezens die onze planeetbevolken. Is die enkele cel een bevruchte eicel, dan is hetal een wonder, maar wanneer het om een ander type celgaat is het een nog groter wonder. Want ook al zijn cellende bouwstenen van alle organismen, de ene cel is deandere niet.In 1665 was Robert Hook de eerste die de cel als bouw-steen van meercellige organismen ontdekte en hij wasook de eerste die daarvoor het woord cel introduceerde.Rudolf Virchow poneerde in 1865 de stelling dat allecellen voortkomen uit cellen: omnis cellula e cellula. Hetproces van de celdeling waarop dit berust is nu groten-deels bekend. Het proces van de differentiatie, dat wilzeggen de manier waarop de verschillende cellen van eenmeercellig organisme een gespecialiseerde functie kun-nen krijgen, wordt daarentegen nog slechts voor een kleindeel begrepen.Alle levende wezens kunnen op tal van manieren in classifi-catiesystemen worden ondergebracht. Het eenvoudigsteonderscheid berust op het aantal cellen: naast eencellige-zijn er meercellige organismen. Dat meer kan variëren vanenkele tot honderden miljarden celen. Zo wordt bijvoor-beeld aangenomen dat een volwassen mens uit meer dan10.000 miljard cellen is opgebouwd.De nieuwe individuen van een soort kunnen door deling

J.P.M. GERAEDTS

Stamcellen: de basis voor meercelligheid

1

6

Differentiatie van humane weefsels

7

van een reeds bestaand organisme ontstaan zoals bijvoor-beeld het geval is bij bacteriën. Dit fenomeen wordt onge-slachtelijke voortplanting genoemd. Bij hogere organismenkan de voortplanting in principe op twee verschillendemanieren plaatsvinden: langs geslachtelijke- en ongeslachte-lijke weg.

Geslachtelijke voortplantingBij geslachtelijke voortplanting vormt een bevruchteeicel, dat wil zeggen een cel waaraan beide ouders eengenetische bijdrage geleverd hebben, de basis voor eennakomeling. Deze enkele cel wordt totipotent genoemd,aangezien hieruit alle gespecialiseerde celtypen waaruiteen compleet individu is opgebouwd kunnen wordengevormd. Naarmate het aantal cellen in het zichontwikkelende individu toeneemt zal steeds meer differ-entiatie gaan optreden. Dit betekent dat steeds meergespecialiseerde celtypen met een specifieke vorm enfunctie zullen ontstaan. Deze specialisatie is mogelijkdoordat tijdens het ontwikkelingsprogramma de expres-sie van het genoom (DNA) voortdurend verandert op eenmanier die in het algemeen niet reversibel (= onomkeer-baar) is. Op deze wijze worden cellen aangepast aan hunuiteindelijke functie zoals bijvoorbeeld spiercel, darmcel,hersencel, bloedcel, huidcel etc. De cellen waaruit hetvroege embryo is opgebouwd zijn weinig tot niet gediffer-entieerd en worden daarom stamcellen genoemd. Ze kun-nen zich vrijwel ongelimiteerd delen. Aangenomen wordtdat dit te maken heeft met de structuur van de uiteindenvan de chromosomen, de zogenaamde telomeren. Elkeceldeling wordt vooraf gegaan door een verdubbeling(= replicatie) van het DNA dat opgeslagen is in de chro-mosomen in de cel. De uiteinden van de chromosomenzijn opgebouwd uit lange reeksen zich herhalende DNA-volgordes (zogenaamde repeats). De consequentie vanhet DNA-replicatie mechanisme is dat bij elke celdelingdeze telomeren steeds iets korter worden. Wanneer het

aantal repeats kleiner is dan een kritische ondergrens,komt er een einde aan het delingsvermogen van de cel.Dat stamcellen zich wel ongelimiteerd kunnen blijvendelen, komt omdat ze het enzym telomerase tot expressiebrengen, dat de lengte van de uiteinden van de chromo-somen op peil houdt.

Embryonale stamcellenBij zoogdieren ontwikkelt de bevruchte eicel (zygote) zichdoor een reeks klievingsdelingen (totale volume van hetgeheel van nieuwe dochtercellen blijft gelijk) tot een pre-embryo in het blastocyst stadium. Dit pre-embryo omvatdan ongeveer 100 cellen. Naarmate de ontwikkelingvordert ontstaat er een laag cellen die aan de buitenkantis gelegen: de trofoblast. Deze trofoblast zal op hetmoment van de innesteling het contact maken met debaarmoeder. Later ontstaat hieruit de placenta. Bij deinnesteling bevindt zich in het pre-embryo een holte(= blastocoel). Aan één kant hiervan groepeert zich eenaantal cellen die de embryoblast ofwel de interne celmas-sa wordt genoemd. Na de innesteling ontstaat hieruit heteigenlijke embryo. Vervolgens ontwikkelen zich de driekiembladen: ectoderm, mesoderm en endoderm. Uit dezedrie lagen ontstaan enkele honderden verschillende cel-typen en weefsels die zijn opgebouwd uit gelijksoortigecellen en organen die uit meerdere weefsels zijn opge-bouwd. Bij de mens speelt zich dit differentiatieproces aftijdens de eerste drie maanden van de zwangerschap.De embryoblast vormt de oorsprong van de embryonalestamcellen. Deze cellen zijn pluripotent, hetgeen betekentdat ze zich kunnen ontwikkelen tot cellen die behoren totelk van de drie kiembladen. Echter, een volledig embryokan er niet meer uit ontstaan omdat ze geen trofoblastmeer kunnen vormen. Wanneer stamcellen in het labora-torium gekweekt worden kunnen ze zich in allerlei richtin-gen differentiëren afhankelijk van de kweekomstandig-heden.

8

Afbeelding links: Isolatie en kweek van humaneembryonale stamcellen.Afbeelding rechts:Regeneratievermogen van planten.

9

RegeneratieBehalve de geslachtelijke voortplanting bestaat er ookeen vegetatieve- of ongeslachtelijke voortplanting of ver-meerdering. Deze vorm van voortplanting is bij planten allang bekend, vandaar de uitdrukking vegetatief. Dit pro-ces kan op natuurlijke wijze plaatsvinden door middel vanknollen of uitlopers en op kunstmatige wijze doorstekken, scheuren, enten, oculeren en tegenwoordig ookin het laboratorium door middel van weefselkweek. Deverzameling nakomelingen die op deze wijze ontstaanwordt een kloon genoemd. Klonen zijn in genetischopzicht identiek aan elkaar en aan de moederplant. Hetkunstmatig produceren van een kloon heet kloneren ofklonen. Gemakshalve worden deze werkwoorden, die hetactieve ingrijpen aanduiden, in het wetenschappelijke jar-gon gebruikt voor alle processen waarbij copieën (of bijnacopieën) worden gevormd van biologische eenhedenzoals genen, cellen, planten en dieren.

PlantenUit een volwassen plant kunnen cellen worden geïsoleerddie ieder een complete nieuwe plant kunnen vormen.Deze cellen worden stamcellen genoemd. In het Franswordt gesproken over les cellules souches. Hiermee wordtaangegeven dat het om de cellen gaat die aan deonderkant van de stam achterblijven wanneer een plantmet de grond gelijk wordt gemaakt. Uit deze cellen kaneen hele nieuwe plant ontstaan. Deze stamcellen zijn ver-antwoordelijk voor de regeneratie van de oorspronkelijkeplant. Vegetatieve voortplanting komt ook voor bij som-

mige primitieve dieren als sponzen, holtedieren, platwor-men en rondwormen.

SponzenBij de sponzen is het mogelijk om van een volwassenexemplaar alle cellen van elkaar te scheiden, bijvoorbeelddoor ze door een fijn gaas te persen of ze met bepaaldechemicaliën te behandelen. Wanneer vervolgens de cellenvan één dier worden vermengd met die van een anderexemplaar van dezelfde soort, ontstaat een nieuwe sponsdie opgebouwd is uit de cellen van beide donorsponzen.Het onderscheid tussen individu en een verzameling aanelkaar vastzittende cellen (een kolonie genaamd) isdaarom bij sponzen heel moeilijk te maken. Twee naastelkaar levende sponzen kunnen ook spontaan met elkaarvergroeien en een nieuwe spons laten ontstaan die quavorm heel anders is dan de twee oorspronkelijke sponzen.

HoltedierenVan de zoetwaterpoliep Hydra weten we dat het eenholtedier is dat knoppen vormt, ook wel uitstulpingengenoemd, waaruit nieuwe dieren groeien die zich ver-volgens afsplitsen en zelfstandig verder leven. Dezeknoppen worden gevormd door cellen die afkomstigzijn van alle drie de cellagen waaruit het dier is opge-bouwd: de buitenste-, de binnenste- en de tussenlaag.Ruim 250 jaar geleden waren de geleerden het nog nietmet elkaar eens of Hydra een plant of een dier was.Met name de Zwitser Abraham Trembley die omstreeks1740 in den Haag woonde, heeft aan de opheldering

Links: Cellen gescheiden door een levende sponsdoor een fijne zijden doek te persen.

Rechts: Cellen aggregeren tot kleine massa’s die zichontwikkelen tot sponzen

10

ongelofelijk vermogen om zich ongeslachtelijk te ver-menigvuldigen of, wellicht beter uitgedrukt, te regenereren.Wanneer een individu tussen kop en staart in twee stukkenwordt gesneden ontstaat er uit ieder stuk een volledigeworm. Het onthoofde deel van het individu maakt eennieuwe kop aan, compleet met ogen en hersenen. Ook inde lengterichting doorsnijden heeft hetzelfde resultaat.Uiteindelijk is gebleken dat het mogelijk is een volwassendier in bijna 300 kleine stukjes te verdelen die elk het ver-mogen hebben uit te groeien tot een nieuwe worm.

Hoe kan de regeneratie bij deze dieren worden verklaard?Bezitten zij net als planten pluripotente stamcellen, datwil zeggen stamcellen waaruit al hun verschillende weef-sels kunnen ontstaan? Deze vraag is nog steeds niet een-duidig beantwoord, maar het is wel waarschijnlijk. BijPlanaria komt in alle weefsels een stamcel voor, dieneoblast wordt genoemd, die naar alle waarschijnlijkheidpluripotent is. Echter, noch bij Hydra noch bij Planaria isooit aangetoond dat er een heel nieuw dier kon ontstaanuit één enkele geïsoleerde stamcel.Bij gewervelde dieren worden ook wel bepaalde vormenvan regeneratie aangetroffen, maar het vervangen vanlichaamsdelen die verloren zijn gegaan komt maar bijenkele soorten voor en dan nog in beperkte mate. Hetbekendst is de staart van de hagedis die in nood kanloslaten en daarna weer kan aangroeien.

Regeneratie bij de mensBij zoogdieren, inclusief de mens, is gedeeltelijke regene-ratie van de lever en van skeletspieren mogelijk. Ook bijwondgenezing vindt herstel plaats van het beschadigdeweefsel of van weefsel dat verloren is gegaan. Hierbij moetniet uit het oog worden verloren dat ook onder normaleomstandigheden ook voortdurend nieuwe cellen wordenaangemaakt. Dit proces van renovatie vindt in het alge-meen plaats vanuit weefselspecifieke stamcellen met eenbeperkter vermogen tot specialisatie. Het komt uitvoerigaan de orde in het hoofdstuk over somatische stamcellen.Dezelfde eigenschappen die stamcellen in staat stellentot een ongelimiteerd aantal celdelingen, kunnen echterook een nadelig effect hebben. Als er mutaties in het DNAvan een stamcel optreden, dus in het systeem dat zorgtvoor deze zelfvernieuwing van weefsels, is de kans groterdat er een tumor ontstaat dan wanneer een reeds gespe-cialiseerde cel muteert. Met name de huid, de darm enhet bloedvormende systeem worden voortdurend in hoogtempo vernieuwd op basis van deling van stamcellen.

Hydra: doorsnede

van deze vraag bijgedragen. Hij ontdekte tevens datdeze poliepen een voor dieren verbluffend regenera-tievermogen bezitten. Het is mogelijk de kleine dierenin wel 200 kleine stukjes te snijden die elk nauwelijks0,2 mm lang zijn. Elk van die stukjes kan uitgroeien toteen complete poliep. De enige voorwaarde is dat alledrie de hierboven genoemde celtypen in het stukjeaanwezig zijn.

PlatwormenOok het regeneratievermogen van de zoetwaterplatwormPlanaria is al eeuwen onderwerp van studie. Dit ongeveer1cm lange diertje is voor de voortplanting bijzondertoegerust. Het zijn hermafrodieten (tweeslachtigheid) metzowel testes als ovaria. Maar daarenboven hebben ze een

11

Waarschijnlijk is het dan ook geen toeval dat het juistdeze organen zijn waarin frequent tumoren ontstaan.Voor de geneeskunde is het van groot belang te weten of,en zo ja hoe, regeneratie van andere weefsels kan wordenbewerkstelligd. Welke stamcellen zijn daarvoor nodig enwat zijn dan de eigenschappen van zulke stamcellen. Uithet feit dat complete zoogdieren kunnen worden geklo-neerd, zoals het beroemde schaap Dolly, mag niet wordengeconcludeerd dat vegetatieve vermeerdering uit éénenkele stamcel, zoals bij planten, zonder manipulatiemogelijk is. De kern, met daarin het erfelijk materiaal vande cel waaruit Dolly is gekloneerd, was weliswaar eengedifferentieerde lichaamscel, afkomstig uit de uier, maarvoor het ontstaan van Dolly was een kunstmatig procesnodig namelijk een kerntransplantatie. De betekenis vankloneren voor de regeneratieve geneeskunde, die het her-stel of de vervanging van beschadigde weefsels en orga-nen nastreeft, is dat de leden van een kloon identiek zijn.Hun weefsels en organen kunnen dus zonder problemenuitgewisseld worden. Het kloneren van individuen kan inprincipe op twee verschillende manieren plaatsvinden:door middel van embryosplitsing en door middel van cel-kerntransplantatie.

EmbryosplitsingEmbryosplitsing is een proces dat niet alleen de oorzaak isvan de vorming van natuurlijke eeneiige tweelingen maariets dat ook ‘spontaan’ kan optreden na kunstmatigevoortplanting via reageerbuisbevruchting (IVF). De meestevan deze tweelingen ontstaan op het moment dat onmid-dellijk voorafgaat aan de innesteling van het embryo. Uitéén embryo kunnen dan afzonderlijke embryo's ontstaanals gevolg van insnoering van de interne celmassa, al danniet in combinatie met de trofoblast.

Verschillende experimenten waarin het regeneratievermogen van platwormen schematisch wordt weergegeven

Embryosplitsing in een nog vroeger stadium is de meestklassieke methode voor het kloneren van gewerveldedieren en is voor het eerst toegepast door Spemann in1902. Hij gebruikte een haar van zijn pasgeboren zoontjeom een 2-cellig salamander-embryo in tweeën te splitsen.Willadsen heeft voor het eerst in 1979 een zoogdier-embryo gesplitst. Met de toepassing van embryosplitsingis nadien veel ervaring opgedaan bij (landbouw-)huis-dieren. Hierbij is gebleken dat beide cellen van het 2-cel-lige embryo bij het schaap en het rund het vermogenhebben zich volledig normaal te kunnen ontwikkelen. Deontwikkelingscapaciteit van individuele embryonalecellen is vanaf het 8-cellig stadium zeer beperkt. De effi-ciëntie van embryosplitsing is op dit ogenblik beduidendgroter dan die van celkerntransplantatie. Het is echterniet mogelijk via embryosplitsing een aantal van detoepassingen te realiseren die met kerntransplantatie welbinnen bereik kunnen komen. Bovendien bestaat twijfelover de effectiviteit van de toepassing van embryosplits-ing bij de mens.

CelkerntransplantatieCelkerntransplantatie is een vorm van ongeslachtelijkevoortplanting, waarbij de kern van een donorcel, wordtgeplaatst in een eicel waaruit de celkern is verwijderd. Alsde donorkern afkomstig is van hetzelfde individu als deontvangende eicel is er sprake van een echte kloon. Alsde celkern en de eicel van verschillende individuenafkomstig zijn, worden eveneens de begrippen kloon enkloneren gebruikt. Strikt genomen is dit niet juist omdatde mitochondriën (kleine organellen in de cel die deenergiehuishouding verzorgen) van het toekomstige indi-vidu afkomstig zullen zijn van de ontvangende eicel. Dezemitochondriën hebben een eigen DNA dat zeer klein is (ca.

12

16.500 baseparen) in vergelijking bij het DNA in de celkern(ca. 3 miljard baseparen). Het grote verschil tussen beidetypen DNA is het aantal copieën dat aanwezig is in eennormale eicel op het moment van de bevruchting. De rijpeeicel bevat enige honderdduizenden mitochondriën, dieelk gemiddeld 10 DNA-moleculen bevatten. Het komt eropneer dat ongeveer evenveel DNA in de mitochondriën vande eicel aanwezig is als in de kern. De mitochondriën kun-nen allemaal hetzelfde type DNA bevatten of verschillendetypen. Dit betekent dat ééneiige tweelingen en dus ookdoor embryosplitsing (zie verderop) verkregen klonen, ingenetisch opzicht niet geheel identiek hoeven te zijn watbetreft het DNA in de mitochondriën. Het betekent ook datde cellen van door kerntransplantatie verkregen embryo’sof individuen niet volledig identiek zijn aan de kerndonor,immers de mitochondriën in die cellen zijn afkomstig vande donor van de eicel.Als de donorkern afkomstig is van een vroeg-embryonalecel, zal de ontstane kloon uiteraard niet identiek kunnenzijn aan een reeds bestaand individu. De kloon is evenminidentiek aan één van beide ouders van het embryo,aangezien het embryo is ontstaan uit een eicel en eenzaadcel en dus kenmerken van beide ouders draagt.

De eerste celkerntransplantaties bij een gewerveld dierzijn uitgevoerd in 1952 bij de luipaardkikker door deAmerikaanse onderzoekers Briggs en King. Zij verwijder-den de kern uit de eicel en injecteerden hierin vervolgenseen kern van een vroeg-embryonale cel. Het ontstaneembryo bleek in staat uit te groeien tot een kikkervisje.Naderhand werden dergelijke experimenten ook met suc-ces uitgevoerd met de kernen van darmcellen van vol-

wassen kikkers. De eerste celkerntransplantaties bijzoogdieren zijn uitgevoerd bij konijnen. De embryo’s diewaren ontstaan door transplantatie van embryonale cel-kernen waren niet in staat zich verder te ontwikkelen danhet stadium van ongeveer 5 dagen na de bevruchting.Hierdoor bleef dit type onderzoek jaren steken tot dat dedraad weer is opgepakt door Willadsen die in 1980 meersucces had bij schapen. Hij heeft aangetoond aan dat hetmogelijk is klonen te maken door een celkernhoudendevroeg-embryonale cel te fuseren met een ontvangereicelwaarvan de kern is weggenomen. Wanneer de kern vande donorcel in de eicel terechtkomt, wordt de donorkernten gevolge van de fusie zodanig geherprogrammeerd,dat de aldus gevormde cel zich op dezelfde manier kanontwikkelen als een bevruchte eicel.In het begin van de jaren ’90 werd duidelijk dat het suc-ces van de kerntransplantatie mede bepaald wordt doorhet stadium van de celcyclus (in ruste of bezig met delen)waarin de kern van de donorcel zich bevindt. Slechts uitéén van de 29 embryo’s die in het Dolly experimentontstonden uit 277 transplantaties van uiercelkernenontwikkelde zich een levend geboren lammetje: Dolly. Bijde daarop volgende muizenexperimenten werden cumu-luscellen (de voedingscellen van de eicel) als kerndonorgebruikt. Van een groot aantal pogingen had 2 tot 3 pro-cent succes.De mens onderscheidt zich van de meeste diereninclusief de laboratoriumproefdieren en de landbouwhuis-dieren door een minder efficiënte voortplanting. Daaromzal kerntransplantatie bij de mens naar verwachting nogminder efficiënt verlopen dan die bij schapen en muizen.Eén van de factoren die de efficiëntie van celkerntrans-plantatie bij de mens nadelig zal beïnvloeden is denoodzaak te kunnen beschikken over grote aantalleneicellen van goede kwaliteit. Bij het uitnemen van de kernuit de eicel wordt ook een deel van het cytoplasma(= celvocht) verwijderd, waarin zich veel essentiële fac-toren bevinden, hetgeen de ontwikkelingscapaciteit nietten goede komt. Gelet op het lage succes-percentagevan celkerntransplantatie bij het schaap en de muis zullener bij de mens per behandeling heel veel eicellen nodigzijn, tenminste bij de huidige stand van de techniek.

Therapeutisch klonerenTherapeutisch kloneren is een toepassing van celkern-transplantatie die niet gericht is op het tot stand brengenvan een nieuw individu en evenmin tot het ontstaan ervan

Stamcellen kunnen momenteel opverschillende manieren worden verkregen:

• Uit pre-implantatie embryo’s, ontstaan via IVF• Uit pre-implantatie embryo’s, ontstaan via

celkerntransplantatie• Uit foetaal materiaal• Uit navelstrengbloed bij de geboorte• Uit bepaalde weefsels van volwassenen,

bijvoorbeeld beenmerg

13

Therapeutisch kloneren met behulp van celkerntransplantatiezal leiden. Het gaat hierbij om het laten ontstaan vancellen, weefsels en organen voor transplantatiedoelein-den. Onderzoekers willen deze celpopulaties latenontstaan door middel van differentiatie van embryonalestamcellen, die immers het vermogen hebben cellen voortte brengen die zich in allerlei richtingen kunnen specialis-eren. Bij deze vorm van kerntransplantatie fungeert depatiënt zelf als donor van de celkern. Uit de aldus verkre-gen embryonale stamcellen kunnen weefsels ontstaanmet identieke eigenschappen als die van de kerndonor endaardoor optimaal geschikt voor transplantatie naar dekerndonor (= patiënt). Deze embryonale stamcellen, kun-nen maanden in het laboratorium worden gekweekt zon-der dat ze zich differentiëren. In het volgende Hoofdstukwordt hierop uitgebreid ingegaan.

Plasticiteit van somatische stamcellenTot voor kort was de algemene opvatting dat pluripotentestamcellen, met het vermogen alle verschillende celtypen tevormen, uitsluitend voorkomen in het zeer vroege embry-onale stadium. De stamcellen in het volwassen zoogdier(somatische stamcellen) zouden een beperkter vermogenhebben en alleen de cellen kunnen voortbrengen van hetweefseltype waartoe ze behoren. Echter, er zijn steeds meeraanwijzingen dat het proces van differentiatie niet uitslui-tend rechtlijnig en onomkeerbaar zou verlopen. Uit experi-menten met muizen is het mogelijk gebleken uit stamcellenafkomstig van weefseltype A, dochtercellen te kweken diebehoren tot weefseltype B, een verschijnsel dat wordtaangeduid met de term plasticiteit. Door deze ontdekkingenworden stamcellen afkomstig uit weefsels van volwassenensteeds meer als een reële optie beschouwd voor de rege-neratieve geneeskunde.

Tot besluitHet woord kloneren is inmiddels sterk geladen geraakt,aangezien veel mensen vrezen dat het wetenschappelijkonderzoek dat hiervoor nodig is uiteindelijk zal kunnenleiden tot het kloneren van mensen voor voortplantings-doeleinden. En dat vindt men zo'n angstaanjagende ge-dachte dat de regeringen van alle ontwikkelde landendeze toepassing bij voorbaat hebben verboden.Verschillende groeperingen willen zelfs dat al het onder-zoek dat bij zou kunnen dragen aan de mogelijkheid ommensen te kloneren moet worden verboden.

14

Oorsprong pluripotente muizen-stamcellen

15

InleidingEmbryonale stamcellen staan volop in de belangstelling.De Ziekte van Parkinson, dwarslaesies van het rugge-merg, hartfalen en suikerziekte zijn enkele voorbeeldenvan chronische aandoeningen die vaak worden genoemdwanneer het gaat om mogelijke therapieën met behulpvan stamcellen. De reden hiervoor is duidelijk: het betreftziekten die veroorzaakt worden door functieverlies vanéén bepaald celtype zoals de productie van dopaminedoor hersencellen of van insuline door cellen van dealvleesklier (pancreas). In principe zou de vervanging vande cellen die verloren zijn gegaan de productie van deontbrekende stoffen kunnen herstellen en daarmee deziekte kunnen genezen. Maar wat zijn embryonale stam-cellen eigenlijk, waar komen ze vandaan, hoe zijn ze ont-dekt en hoe realistisch zijn klinische toepassingen? Watzijn embryonale kiemcellen en zijn deze vergelijkbaar metembryonale stamcellen? In dit hoofdstuk zullen we opdeze vragen nader ingaan.

Pluripotente stamcellenStamcellen zijn primitieve cellen die we in alle organismentegenkomen. Primitief wil in dit verband zeggen dat ze aanhet begin van de ontwikkeling staan. Dochtercellen diedoor stamcellen gevormd worden kunnen nog zich nog inalle richtingen specialiseren (differentiëren). Stamcellenworden gekenmerkt door het feit dat wanneer ze zichdelen tenminste één van de twee ontstane dochtercellenhetzelfde primitieve karakter zal behouden als dat van deoorspronkelijke oudercel, terwijl de andere dochtercel eenmeer gespecialiseerd celtype kan worden. Zij zijn duszowel in staat zichzelf te vermeerderen en zo meer stam-cellen te produceren, als dochtercellen te produceren diezich verder kunnen specialiseren tot bijvoorbeeld spier-cellen of hersencellen. Daarnaast is het belangrijk vast testellen dat er in principe twee typen stamcellen bestaan:pluripotente stamcellen en multipotente stamcellen. Totvoor kort werd aangenomen dat pluripotente stamcellenuitsluitend voorkomen in hele vroege ontwikkelingsstadiavan embryo’s. Uit die cellen ontstaan de weefsels en orga-nen van het nieuwe individu. Multipotente stamcellen

Embryonale stamcellen2

C.L. MUMMERY EN P.T. VAN DER SAAG

C.L. Mummery studeerde natuurkunde en promoveerde in1978 in de biofysica aan de Universiteit van Londen. Van1978 tot 1983 was zij postdoc op het Hubrecht Laboratoriumwaar zij de differentiatie en de groeiregulatie van neuroblas-tomacellen bestudeerde. Later gevolgd door soortgelijk on-derzoek aan embryonale stamcellen van muizen en humaneteratocarcinoomcellen. Dit vormde de basis van een deel vanhaar huidige onderzoek naar de differentiatie van humaneembryonale stamcellen tot cardiomyocyten. Doel hiervan isweefselherstel na een hartinfarct te kunnen bewerkstelligen.Zij heeft als eerste humane embryonale stamcellen inNederland geïntroduceerd. Haar overige onderzoek betreftcardiovasculaire ontwikkeling in brede zin. Per 1 april 2002 iszij benoemd als ICIN bijzonder hoogleraar aan de Universiteitvan Utrecht met als opdracht "Ontwikkelingsbiologie van hethart".

P.T. van der Saag is bioloog, heeft gestudeerd in Utrecht enis sinds 1967 verbonden aan het Hubrecht Laboratorium, hetNederlands Instituut voor Ontwikkelingsbiologie (NIOB), eenonderzoeksinstituut van de KNAW. Hij richtte daar een bio-chemische afdeling op en deed zijn promotie-onderzoek aande eiwitsynthese in neonatale muizen-hersenen. In de daaropvolgende jarenheeft hij onderzoek verricht op verschillendeterreinen zoals groeifactoren en lipiden. Sinds het begin vande jaren negentig is de aandacht verlegd naar de rol van dezogenaamde nucleaire receptoren in de embryonale ontwik-keling. Daarbij ligt de nadruk op vitamine A (retinoïd) en deklassieke steroïden die via dit type receptoren hun werkdoen. Sinds 1997 is hij tevens adjunct-directeur Onderzoekvan het NIOB.

16

daarentegen zijn beperkter in hun spe-cialisatie. Ze spelen een belangrijke rolbij de normale vernieuwing van weef-sels en bij het herstel (regeneratie) vanbeschadigde organen. Er zijn bij dezoogdieren, inclusief de mens, tenmin-ste 3 typen pluripotente embryonalestamcellen aangetoond: de embryo-nale stamcellen, de embryonale kiem-cellen en de embryonale carcinoom-cellen.

Embryonale stamcellenBij de mens zijn embryonale stam-cellen slechts gedurende een zeerkorte periode tijdens de embryonaleontwikkeling aanwezig. Ze bevindenzich, tussen de 4e en 7e dag na debevruchting, in de interne celmassavan de blastocyst. Na de innestelingvan het embryo in de baarmoederverdwijnen ze gedurende de tweedeweek van de ontwikkeling weer. Zebeginnen dan te differentiëren en vor-men drie embryonale lagen, die kiem-bladen worden genoemd. Er zijn driekiembladen: ectoderm, mesoderm enendoderm. Dit zijn primitieve weefselswaaruit zich tijdens de verdere ontwikkeling alle meergespecialiseerde weefsels, organen en structuren van hetlichaam vormen. Het feit dat de embryonale stamcellengeïsoleerd worden uit zeer jonge embryo’s die nog nietzijn ingenesteld in de baarmoeder is een onderscheidendkenmerk met de andere pluripotente cellen. De betref-fende embryo’s zijn na de introductie van de invitro bevruchting (IVF), ook wel reageerbuisbevruchtinggenoemd, regelmatig beschikbaar gekomen voor onder-zoek doordat ze in het kader van de voortplanting over-tollig geworden zijn (zogenaamde restembryo’s). Dit komtomdat na stimulatie van de eisprong met hormonen, eenaantal eicellen tegelijk tot rijping gebracht en bevruchtworden. Tegenwoordig worden na IVF meestal niet meerdan twee embryo’s in de baarmoeder teruggeplaatst. Deandere embryo’s worden ingevroren, althans wanneer zevan goede kwaliteit zijn. Nadat de kinderwens van het

betreffende paar is vervuld kunnen de overgeblevenembryo’s beschikbaar komen voor wetenschappelijkonderzoek. Deze restembryo’s zijn meestal in het stadiumvan 2-3 dagen na de bevruchting ingevroren. Op datmoment bestaan ze uit 4-8 cellen. Na het ontdooienmoeten ze nog enkele dagen onder bepaalde kweek-omstandigheden gehouden worden voordat een blasto-cyst van ongeveer 100 cellen is ontstaan.De embryonale stamcellen kunnen uit de interne celmas-sa van deze blastocyst worden vrijgemaakt. Ze wordenvervolgens verder gekweekt in het laboratorium. Wanneerdit onder de juiste omstandigheden plaatsvindt, kunnenze zich oneindig vaak delen zonder hun eigenschappenvan stamcel te verliezen. Door de kweekomstandighedente veranderen en bepaalde signaalstoffen of groeihormo-nen toe te voegen kan men er de gewenste celtypen uitlaten ontstaan.

Differentiatie vanembryonale stamcellendoor de microscoop gezien

17

cellen te isoleren. Deze kiemcellen zijn afkomstig uit degeslachtsorganen van een geaborteerde foetus vanongeveer acht weken oud. Als de kiemcellen in een vroegstadium uit de foetus genomen worden en in kweek wor-den gebracht onder toevoeging van specifieke groeifac-toren, ontstaan cellen die nauwelijks te onderscheidenzijn van embryonale stamcellen. Ze hebben ook het ver-mogen in weefselkweek altijd te blijven delen zonder dathun eigenschappen veranderen en om zich te speciali-seren tot alle verschillende typen weefselcellen. Al dezeeigenschappen wijzen erop dat deze kiemcellen pluripo-tent zijn.

TeratocarcinoomcellenDe isolatie van de eerste pluripotente stamcellen heeft bijde muis plaatsgevonden. Deze stamcellen zijn ontdekt ineen gezwel dat teratocarcinoom wordt genoemd. Dit typetumor ontwikkelt zich uit de voorlopercellen van deeicellen of zaadcellen. Het bijzondere van dit kwaadaardi-ge gezwel is dat er allerlei gespecialiseerde cellen, zoalsspier- en hersencellen en andere herkenbare weefsels enorganen zoals bot, tanden en haren in voorkomen. In feitelijkt het gezwel op een ongestructureerde foetus. Het iseen tumor met een zeer snel groeiende populatie vanpluripotente stamcellen. De stamcellen van deze tumorkunnen in weefselkweek worden vermeerderd en blijvenhet vermogen behouden alle uiteenlopende celtypen tevormen die ook een embryo te vinden zijn.

HistorieDe publicatie in 1997 over de klonering van het schaapDolly, de eerste kloon van een volwassen zoogdier, kwamvoor veel mensen, waaronder ook veel wetenschappers,als een grote verrassing. Daarentegen kwam de eerstebeschrijving van menselijke embryonale stamcellen in1998 door de groep van James Thomson (Universiteit vanWisconsin, VS) zeker niet uit de lucht vallen. Net als bijveel andere doorbraken in het wetenschappelijk onder-zoek, is er veel onderzoek aan vooraf gegaan. De meestekennis van deze cellen is verkregen door onderzoek bij demuis. Meer dan 20 jaar lang is er bij dit proefdier gewerktaan de ontwikkeling van methoden voor de isolatie enkweek van embryonale stamcellen en zijn de biologischeeigenschappen van die cellen in kaart gebracht. Metname over de signaalstoffen (groeifactoren) die het

Embryonale stamcellen kunnen in weefselkweek zodanigbehandeld worden dat er hartcellen gevormd worden dieritmisch gaan samentrekken. Door een andere behande-ling toe te passen kunnen er zenuwcellen worden gepro-duceerd en zo voort. Verreweg de meeste ervaring isopgedaan met stamcellen van de muis waaruit nu al eendozijn verschillende celtypen zijn ontwikkeld. Op dezeresultaten is de verwachting gebaseerd dat het op denduur mogelijk zal zijn ieder gewenst celtype in iederegewenste hoeveelheid ook uit menselijke embryonalestamcellen aan te maken.

Embryonale kiemcellenIn het embryo van de muis ontwikkelen zich kort naimplantatie in de baarmoeder de zogenaamde embryo-nale kiemcellen die uiteindelijk, via een reeks tussensta-dia, de geslachtscellen (eicellen en zaadcellen) zullengaan vormen. Dit vindt ongeveer op de achtste dag na debevruchting plaats. In 1992 is het bij muizen gelukt omdeze cellen, juist nadat ze in het embryo te vinden zijn, inkweek te brengen. In 1998 is gebleken dat het ookmogelijk is uit menselijke foetussen embryonale kiem-

Eerste kloon van volwassen zoogdier: “Dolly”

18

mogelijk maken de embryonale stamcellen van de muiscontinu in kweek te houden zonder dat differentiatieoptreedt, is veel bekend geworden. De celtypen dieafgeleid kunnen worden van gekweekte stamcellen zijnonder andere vetcellen, verschillende typen hersencellenen andere celtypen van het zenuwstelsel, insuline pro-ducerende cellen van de alvleesklier, botcellen, bloedvor-mende cellen en gladde- en dwarsgestreepte spiercellen,waaronder hartspiercellen.Voor het kweken van menselijke embryonale stamcellenzijn echter weer andere omstandigheden en anderegroeistoffen nodig. Voorlopig groeien deze uitsluitend opeen voedingsbodem van bindweefselcellen (van de muis)en in aanwezigheid van runderserum. Een kweeksysteemdat bestanddelen bevat van dierlijke oorsprong is nietgewenst als men de gekweekte cellen bij patiënten wilgebruiken omdat er risico’s aan verbonden zijn vanbesmetting met virus of prionen.Dat embryonale stamcellen pluripotent zijn, blijkt ookwanneer ze onder de huid van een muis geïmplanteerdworden. Er ontwikkelt zich dan een tumor, een teratoom,die is opgebouwd uit verschillende weefsels die zijnafgeleid van de drie embryonale kiemlagen.Ook embryonale kiemcellen zijn in staat deel te nemenaan de embryonale ontwikkeling. Dit is gebleken uit devorming van zogenaamde chimere muizen na hetinjecteren van deze kiemcellen in een blastocyst. Naderonderzoek van zo ontstane chimere individuesn heeftintussen echter verschillende afwijkingen aan het lichtgebracht, waardoor nu wordt betwijfeld of embryonalekiemcellen werkelijk als een alternatief voor embryonalestamcellen kunnen worden gezien.

Transplantatie van embryonale stamcellenLaboratoriumratten en -muizen zijn de dieren waarmee deeerste proeven met celtransplantatie-therapie zijn uit-gevoerd. De rat is hierbij vaak de ontvanger van embry-onale stamcellen die afkomstig zijn van de muis,aangezien de benodigde operaties beter uitvoerbaar zijnbij een wat groter dier. Reeds enkele jaren geleden heeftmen kunnen laten zien dat embryonale stamcellen van de

Stamcellen afkomstig van de interne celmassa van het vroege embryo(blastocyst) worden gekweekt onder specifieke omstandigheden.De embryonale stamcellen worden vermeerderd en gaan differentiëren.Cellen met merkers specifiek voor de eilandjes van Langerhands, wor-den geselecteerd en vormen in weefselkweek spontaan ‘eilandjes’.Deze cellen produceren insuline. Wanneer deze cellen wordengeïmplanteerd in diabetes-muizen, blijven de eigenschappen vaneiland-structuur en insulineproductie behouden.

19

van embryonale stamcellen als uitgangsmateriaal voorcellen die gebruikt kunnen worden voor het herstel vanbeschadigde weefsels en organen.

De eerste klinische toepassing van cellen zenuwcellengekweekt uit pluripotente stamcellen heeft intussen al in1988 plaatsgevonden in de Verenigde Staten. Bij dit onder-zoek zijn elf patiënten die een beroerte hebben gehad,behandeld met zenuwcellen afkomstig van stamcellen uiteen teratocarcinoom. De eerste uitkomsten zijn onlangsgepubliceerd. De getransplanteerde cellen zijn na twee jaarnog in de hersenen van de patiënten terug te vinden. Geenenkele patiënt heeft een nadelig effect ondervonden van detransplantatie. Dat betekent dat uitgebreidere klinischestudies met deze transplantaten verantwoord zijn.

ToekomstperspectiefVoordat er bij de mens op grote schaal behandeling metcellen afkomstig van pluripotente stamcellen mogelijk zalzijn, is er nog veel onderzoek nodig, niet alleen naar debeste manieren van toepassing maar ook naar de vei-ligheidsaspecten.

Gerichte specialisatie van stamcellenEén van de belangrijke vragen die opgelost moet worden,betreft de zekerheid dat uitsluitend cellen van het gewen-ste celtype getransplanteerd worden. Het is natuurlijk nietde bedoeling dat zich bijvoorbeeld bot vormt op eenplaats in het lichaam waar alleen hersencellen horen tezitten. Er moet integratie van de nieuwe cellen plaatsvin-den op de plaats in het weefsel die hersteld moet worden.De realiteit gebiedt te zeggen dat er momenteel nogonvoldoende specifieke groeifactoren en kweekconditieszijn gedefinieerd om menselijke stamcellen te latendifferentiëren tot een breed spectrum van verschillendeceltypen, om daarmee de gewenste variëteit aan trans-plantaten te kunnen ontwikkelen.

Mogelijke risico’sEerder werd al melding gemaakt van de risico’s verbon-den aan producten van dierlijke oorsprong die momenteel

muis zich tot zenuwcellen kunnen ontwikkelen nadat ze inde hersenen van een rat zijn getransplanteerd en daarenige tijd in leven kunnen blijven. Recent (juni 2002) isbekend gemaakt dat zulke transplantaties een gunstigewerking hebben bij ratten met de Ziekte van Parkinson. Indeze experimenten waren de ingebrachte cellen ook noggenetisch gemodificeerd, waardoor ze dopamine gingenuitscheiden. Ook zijn hoopgevende resultaten behaald bijde behandeling van ratten met een dwarslaesie van hetruggemerg. Bij deze experimenten werden de stamcelleneerst in een kweekfles tot zenuwcellen omgevormd envervolgens op de plaats van de dwarslaesie getrans-planteerd. Na een aantal weken bleken de behandelderatten in staat hun verlamde achterpoten weer enigszinste kunnen gebruiken. Het is nog lastig in te schatten watde precieze betekenis van dit experiment is voor patiën-ten met een dwarslaesie. Op de eerste plaats moet menbedenken dat het hierboven beschreven experiment isuitgevoerd bij ratten met een ‘verse’ dwarslaesie. Bij demeeste patiënten bestaat de oorspronkelijke beschadi-ging al veel langer en is het getroffen gebied inmiddelsopgevuld met littekenweefsel. Maar ook al zou er op denduur alleen een betere controle over bijvoorbeeld deblaasfunctie van de patiënt worden bereikt, dan zou dit aleen geweldige vooruitgang betekenen. Het is niet ver-wonderlijk dat deze vooruitzichten het onderzoek vanstamcellen een sterke impuls geven.

Een andere veelbelovende toepassing van embryonalestamcellen is de vervanging van insuline-producerendecellen in de alvleesklier bij diabetes-patiënten. Recent isgebleken dat uit embryonale stamcellen van de muisdergelijke cellen kunnen worden verkregen. Ze produc-eren insuline en doen dat door te reageren op de glu-cosespiegel in het bloed na transplantatie bij een muismet diabetes. Nu het principe werkzaam is gebleken ishet nog maar een kwestie van inspanning en tijd voordatdie behandeling ook bij patiënten kan worden gere-aliseerd, zo redeneert men in onderzoekersland.Elders in dit cahier worden nog meer voorbeeldengegeven van experimenten die de betekenis aangeven

20

nog nodig zijn voor de kweek van embryonale stamcellen.Een ander veiligheidsaspect betreft de kans op tumor-vorming. Het zal geen verbazing wekken dat uit proevenmet muizen is gebleken dat het risico van tumorvormingbij het gebruik van teratocarcinoomcellen als bron velemalen groter is dan in het geval van embryonale stam-cellen. Daarmee is nog niet gezegd dat de kans bij laat-stgenoemde cellen geheel afwezig is. Experimenten meteen lange looptijd zijn onder meer nodig om zulke risico’ste kunnen inschatten.

Therapeutisch klonerenHet grootste probleem dat zich voordoet bij transplantatievan lichaamsvreemd weefsel is het optreden van afstoting.De van embryonale stamcellen afkomstige cellen zullen uit-eraard als ‘vreemd’ worden herkend. Bij transplantatie vanhersenenweefsel is dit probleem wellicht nog het kleinst,aangezien in de hersenen de immunologische afweerbetrekkelijk zwak lijkt te zijn. Voor een succesvolle trans-plantatie op andere plaatsen in het lichaam is het echtereen grote overeenkomst tussen donor en ontvangervereist. Maar ook dan behandeling met geneesmiddelendie de afstoting onderdrukken nodig zijn, zoals die ookworden toegepast bij ‘normale’ orgaantransplantaties. Deproblemen die samenhangen met afstoting kunnen wordenvoorkomen door te ervoor zorgen dat de cellen diegetransplanteerd worden in genetisch opzicht volledigidentiek zijn aan de ontvanger. Men hoopt dit te bereikenmet een techniek die therapeutisch kloneren wordtgenoemd. Hierbij worden kernen geïsoleerd uit bijvoor-beeld huidcellen van de patiënt. Eén van die kernen wordt

in een willekeurige menselijke eicel geplaatst, waaruit eerstde eigen kern is verwijderd. Als er zich na de kerntrans-plantatie een embryo ontwikkelt worden uit de blastocystembryonale stamcellen gehaald. Deze stamcellen en decellen die daaruit ontstaan hebben bijna dezelfde geneti-sche samenstelling als die van de patiënt. Zoals inHoofdstuk 1 van dit Cahier is beschreven, zijn ze niet hele-

Celkerntransplantatie: uitnemen kern eicel

Ontwikkeling van nierweefsel met behulp van embryonale cellen.Nierweefsel drie maanden na implantatie.A: controle zonder cellenB: met cellen van een andere foetC + D: met gekloneerde cellenOphoping van urine-achtige vloeistof

21

maal identiek doordat de mitochondriën (celorganellen diezorgen voor de energiehuishouding in de cel en zelf ookeen klein genoom (DNA) hebben) in de eicel afkomstig zijnvan de moeder. Bij knaagdieren is bekend dat eiwittenafkomstig van mitochondriën ook aan het celoppervlakterecht kunnen komen en daar wanneer ze van ‘vreemde’oorsprong zijn door cellen van het afweersysteem kunnenworden herkend. Het was niet duidelijk of dat ook totafstoting kan leiden. Een groep onderzoekers uit Boston inde Verenigde Staten, heeft recent (juni 2002) resultatengepubliceerd die er op wijzen dat zulke via kerntransplan-tatie verkregen klonen met succes kunnen worden getrans-planteerd. De onderzoekers kloneerden een stier en lietenhet embryo in een draagkoe ontwikkelen tot een foetus van6 weken. Na een abortus implanteerden ze spierweefsel enhartcellen van de foetus onder de huid van de stier en driemaanden later waren er nog geen tekenen van afstotingaantoonbaar. Nog belangwekkender is dat ze uit primitieveniercellen van de foetus in de kweekfles nierweefsel kon-den laten groeien op kunststofmembranen. Deze werdenvervolgens verbonden met een kunststof zakje en hetgeheel werd eveneens onder de huid van de stiergeplaatst. Deze primitieve niertjes werden evenminafgestoten en bleken zelfs een urine-achtige vloeistof inhet zakje af te scheiden.De route via draagmoeder en foetus komt uiteraard nietdirect in aanmerking voor het verkrijgen van gekloneerdecellen voor patiënten, maar de experimenten geven welaan dat er enorme mogelijkheden voor therapeutischkloneren in het verschiet liggen.Bij muizen en apen zijn reeds embryonale stamcellen uit

Celkerntransplantatie: inbrengen donor-kern

Samenvatting

• Humane embryonale stamcellen kunnen met hogeefficiëntie (50%) geïsoleerd worden uit ingevrorenrestembryo’s, maar uitsluitend wanneer deze rest-embryo’s van uitstekende kwaliteit zijn.

• Humane embryonale stamcellen kunnen ongelimi-teerd doorgekweekt worden in het laboratorium.

• Humane embryonale stamcellen zijn pluripotent,hetgeen wil zeggen dat ze in principe in staat zijnom alle mogelijke weefsels van het lichaam te vor-men. De vraag is alleen op welke wijze ditgeïnduceerd kan worden.

gekloneerde embryo’s geïsoleerd. Ook is er in geklo-neerde embryonale stamcellen van de muis met succeseen genetisch defect gerepareerd waarna de daaruitgewonnen cellen normaal bleken te functioneren. Echter,bij de mens is het nog lang niet zo ver. Wel is eind 2001een publicatie verschenen over een mislukte maar tochspraakmakende poging. Het menselijk embryoontwikkelde zich daarbij niet verder dan het 6-cellig sta-dium. Het gegeven dat er voor het therapeutisch klonerenmenselijke eicellen nodig zijn, die moeilijk te verkrijgenzijn, maakt het ook niet gemakkelijker.

22

De meest voor de hand liggende toepassing van stam-cellen is er beschadigde weefsels en organen mee te her-stellen of zelfs hele nieuwe organen van te maken. Zoals inhet vorige hoofdstuk is gebleken, verwacht men datembryonale stamcellen daarvoor bijzonder geschikt zijn,aangezien ze een groot delingsvermogen bezitten enomdat ze - in het embryo - kunnen specialiseren en uit-groeien tot ieder van de ongeveer 200 verschillende typesgespecialiseerde cellen die in een volwassen zoogdiervoorkomen. Tot voor kort meenden we dat stamcellen meteen dergelijke veelzijdige potentie (= pluripotente stam-cellen) uitsluitend worden aangetroffen in het allervroegstestadium van de ontwikkeling van het embryo, althans bijhogere dieren. Daarná zijn er tijdens de gehele levensduurnog allerlei typen stamcellen verspreid door het gehelelichaam te vinden. Echter, deze multipotente stamcellenbezitten een beperkter vermogen tot specialiseren, tenmin-ste dat was tot voor kort de algemene opvatting. Dezestamcellen zouden voor ieder type weefsel verschillen enzouden uitsluitend nog eindcellen kunnen vormen die indat specifieke weefsel voorkomen. Zo maken de stam-cellen van het beenmerg alle typen bloedcellen, maar geenhuidcellen of darmcellen; de stamcellen van de darm kun-nen alle verschillende soorten darmcellen aanmaken, maargeen bloedcellen, enz.De laatste tijd ontstaan er echter steeds meer aanwijzingendat bepaalde stamcellen binnen het volwassen individutoch een veelzijdiger karakter hebben en wellicht net zopluripotent zijn als de embryonale stamcellen. In deEngelstalige vakliteratuur spreekt men van adult stem cellsen ook wel van somatic stem cells. De juiste Nederlandsevertaling hiervan namelijk volwassene stamcellen kangemakkelijk worden verward met volwassen stamcellen,hetgeen een contradictio in terminus is. Vandaar dat we indit cahier gekozen hebben voor de term somatische stam-cellen, waarmee wordt aangegeven dat deze stamcellenworden aangetroffen in de ontwikkelde weefsels waaruiteen individu is opgebouwd (soma = lichaam). Daarmee zijndeze stamcellen te onderscheiden van de embryonalestamcellen die uitsluitend voorkomen in het zeer vroegeembryo, vóórdat er weefsels zijn aangelegd. Er is nòg een

Somatische stamcellen3

D.W. VAN BEKKUM

D.W. van Bekkum studeerde geneeskunde en promoveerdeaan de Rijksuniversiteit Leiden. Van 1960 tot 1989 was hijdirecteur van het Radiobiologisch Instituut TNO te Rijswijk,waar onder meer research werd verricht naar de effecten vanstraling op tumoren en normale weefsels, transplantatie vanbeenmerg en organen en in latere jaren over gentherapie.Daarnaast was hij buitengewoon hoogleraar Radiobiologieaan de Erasmus Universiteit Rotterdam en bijzonder hoog-leraar Transplantatiebiologie in Leiden. Gedurende 20 jaarwas hij voorzitter van het Directorium van het IntegraalKanker Centrum Rotterdam. In 1993 was hij mede-oprichtervan het biotechnologie-bedrijf Introgene, sinds 2000 Crucell,te Leiden waar hij als adviseur werkzaam is.

23

ander onderscheid: het vermogen van embryonale stam-cellen zichzelf te vermeerderen gaat in het zichontwikkelende embryo al na enkele delingenverloren, iets dat daarentegen bij de soma-tische stamcel altijd aanwezig blijft.Echter, onder weefselkweek-omstan-digheden zijn embryonale stamcellenwèl in staat zich ongelimiteerd te blij-ven vermeerderen, net als sommigesomatische stamcellen. Somatischestamcellen bezitten, net als deembryonale stamcellen, de eigen-schap dat ze zichzelf kunnen ver-meerderen en tevens cellen kunnenvormen die verder kunnen differen-tiëren. Het aantal stamcellen in eenbepaald weefsel blijft daarmee op eenconstant niveau, terwijl er toch voort-durend grote aantallen gespecialiseerdeeindcellen kunnen worden aangemaakt.

Renovatie en herstel van weefselsBij veel diersoorten, waaronder zoogdieren, zijn vrijwel alleweefsels en organen gedurende het gehele leven aan eenproces van continue vernieuwing onderhevig. Alleen voornagels en haren geldt dat ze ook bij volwassen individuennog echt blijven groeien. Andere weefsels blijven constantvan omvang doordat er evenveel nieuwe cellen wordengevormd als er verloren gaan. Wanneer dit evenwichtwordt verstoord, bijvoorbeeld als gevolg van een ver-wonding, worden nieuwe cellen sneller aangemaakt tot dewond is opgevuld. Het tempo van de het normale reno-vatieproces (= remodeling) kan voor verschillende weef-sels sterk uiteenlopen. Zich snel vernieuwende weefselszijn: de huid, het darmslijmvlies en het bloedvormendweefsel. Langzame vervanging vindt plaats in de spieren,de botten, de lever en de cellen die de binnenkant van debloedvaten bekleden (= endotheelcellen). Enkele voor-beelden: elke 14 dagen wordt onze opperhuid volledigvernieuwd, daar kan geen slang of hagedis tegenop. Decellen van het darmslijmvlies, die zorgen voor vertering en

opname van voedingsstoffen, worden iedere weekvolledig vervangen. De meeste witte bloedcellen

hebben een vernieuwingcyclus van 4-8dagen, de rode bloedcellen van ongeveer

120 dagen. Van de weefsels die relatieflangzaam worden gerenoveerd zijn de

vervangingstijden minder goed be-kend. De schaarse beschikbaregegevens hierover zijn verzameldbij kleinere proefdieren. De schat-tingen voor endotheelcellen zijn 6maanden tot een jaar, voor onzebotten zelfs 8-10 jaar. De spierenen het zenuwstelsel stonden totvoor kort bekend als bijzonder sta-

tische weefsels. Zo hebben wegeleerd dat er na de eerste le-

vensjaren wel voortdurend hersen-cellen verloren gaan door beschadiging,

maar dat er nimmer nieuwe cellenbijkomen. Deze opvattingen zijn inmiddels

radicaal veranderd. Er worden wel degelijk continunieuwe hersencellen en spiercellen gevormd, zij het inmindere mate dan in de snel zichzelf renoverende weef-sels.De systemen waarmee nieuwe cellen worden gevormd omde cellen die doodgaan te vervangen verschillen perweefsel. In grote lijnen zijn er twee systemen:

1. het eenvoudigste is door middel van duplicatie vanfunctionele eindcellen. Wanneer er een dood gaat,deelt de naastliggende cel zich en is daarmee de ver-vanging een feit.

2. Het meest gecompliceerd zijn de zogenaamde hiërar-chische systemen die uitgaan van een klein aantalmultipotente stamcellen, een groot reservoir van voort-durend delende voorlopercellen variërend van multipo-tent aan het begin van de keten tot unipotent in delaatste fase, met aan het einde van het proces degespecialiseerde cellen als eindproduct.

Electronen-microscopische opname vaneen stamcel uit het beenmerg.

24

BLOEDAANMAAK

D.W. van Bekkum

Bij volwassen zoogdieren is het bloedvormend weefsel voornamelijkgelokaliseerd in het beenmerg. Een deel van de lymfocyten (= wittebloedcellen) wordt in de lymfeklieren, de milt en de zwezerik gevor-md. Een volwassene heeft over het hele skelet verspreid in totaalongeveer 1 kg beenmerg. De gespecialiseerde cellen die op dezeplaatsen worden gemaakt, zijn in het bloed terug te vinden en ookin de weefsels buiten de bloedvaten. Ze waren na de introductie vanhet microscoop al te onderscheiden in: witte bloedcellen of leuko-cyten (leukos = Grieks voor wit, kytos = hol vat = cel), rode bloed-cellen of erythrocyten (erythros = rood) voor het vervoer vanzuurstof van de longen naar alle weefsels en de bloedplaatjes ofthrombocyten (thrombos = stolsel) voor de stolling van het bloed.Leukocyten is een verzamelnaam voor alle kernhoudende bloed-cellen dit in tegenstelling tot rode bloedcellen en bloedplaatjes diegeen kern bezitten. Zij verzorgen de afweer tegen infecties: dezogenaamde B-lymfocyten produceren antistoffen, de T-lymfocyten,die dodelijke stoffen tegen parasieten uitscheiden en tenslotte demacrofagen en granulocyten die bacteriën en andere binnengedron-gen microben opeten en verteren. Met behulp van analyse van de verschillende moleculen op hetoppervlak van individuele voorlopercellen en het bestuderen van dekolonievormende eigenschappen van deze cellen in weefselkweek,is het productiesysteem van alle typen bloedcellen gedurende deafgelopen 40 jaar tot in detail ontrafeld. Het proces begint bij een dochtercel van de bloedvormende stam-cel. Vandaar verloopt de specialisatie (differentiatie, rijping) toteindcellen in stapjes die gepaard gaan met vele delingen waardoorde kloon of kolonie tot vele miljoenen cellen wordt uitgebreid. Eeneindcel kan niet verder delen, maar wel verder uitrijpen. Bij de rodebloedcellen gaat deze rijping gepaard met de uitstoting van de kern.Bloedplaatjes ontstaan door het uiteenvallen van de voorlopercel ineen groot aantal kleine stukjes. De onrijpe cellen die zichzelf nogkunnen vermeerderen worden voorlopercellen genoemd. Dit hiërar-chische systeem maakt het mogelijk dat uit een beperkt aantalstamcellen gedurende lange tijd grote hoeveelheden eindcellenkunnen worden aangemaakt.

Kolonievorming rode bloed-

cellen in een kweekplaat

Productie van cellen

via vele delingen

25

Duplicatie-systemen komen met name voor in weefselsdie langzaam renoveren zoals het endotheel (= binnen-bekleding bloedvaten). In zich snel vernieuwende weef-sels zoals het beenmerg verloopt de vorming van nieuwecellen middels hiërarchische processen.

Hiërarchische organisatie van de celproductie

BeenmergHet bestaan van een stamcel in de huidige betekenis vanhet woord is 40 jaar geleden voor het eerst aangetoond inhet beenmerg: het weefsel waar de cellen van ons bloedworden gevormd. Uit onderzoek dat vlak na de TweedeWereldoorlog is uitgevoerd naar de gevolgen van atoom-bom-explosies, is gebleken dat beenmerg gevoeliger isvoor bestraling dan de meeste andere weefsels. Na bloot-stelling aan een grote dosis straling gaan alle bloedvor-mende cellen te gronde en raken de mergholtes leeg. Demeeste witte bloedcellen die noodzakelijk zijn voor deafweer tegen bacteriën en virussen en de bloedplaatjesdie onmisbaar zijn voor de stolling van het bloed, hebbeneen zeer beperkte levensduur, variërend van enkele dagentot ongeveer een week. Als de aanmaak van nieuwe cellenstopt, raakt de voorraad in korte tijd uitgeput en ontstaaner dodelijke bloedingen en infecties. Vervolgens is ontdektdat muizen die bestraald zijn kunnen worden gered doorbeenmergcellen van een onbestraalde muis in een ader tespuiten. Bij deze behandelde muizen vullen de mergholtenzich in korte tijd weer met bloedvormende cellen. Er isgebleken dat deze herpopulatie uitgaat van slechts enkeletientallen stamcellen. Dit is in 1961 ontdekt toen men hetherstel van de bestraalde muizen in meer detail probeerdete volgen. Op de 10e dag na de behandeling waren er inhet oppervlak van de milt van deze muizen een aantalkleine bobbeltjes te zien, die ieder bleken te bestaan uitvele duizenden onrijpe bloedcellen. Bovendien kon wor-den aangetoond dat alle cellen in zo’n bobbeltje

nakomelingen zijn van één enkele cel en dus feitelijk eenkloon vormen, ook wel kolonie genoemd. De cellen die eenmiltkolonie vormen worden kolonievormende cellen ofstamcellen genoemd. Enkele jaren later zijn er methodenontwikkeld om cellen uit het beenmerg onder weefsel-kweek-omstandigheden kolonies te laten vormen waarinuitrijping van bloedcellen plaatsvindt. Door de cellen opgrote afstand van elkaar op een vaste voedingsbodem uitte zaaien, was geen andere conclusie mogelijk dan datiedere kolonie afkomstig was van één enkele cel.Sommige kolonies bevatten verschillende soorten bloed-cellen, andere maar één soort. Omstreeks dezelfde tijd iser ook een techniek ontwikkeld die het mogelijk maaktcellen van elkaar te onderscheiden door gebruik te makenvan verschillen in de moleculaire samenstelling van hetoppervlak van deze cellen, die karakteristiek is voor elkceltype. Door middel van de combinatie van deze beidetechnieken is de keten van processen ontleed waarmeebloedcellen worden gevormd.Tenslotte is ook aangetoond dat één enkele stamcel vanhet beenmerg in staat is het totale bloedvormende sys-teem van een bestraalde muis volledig te herstellen. Ditillustreert het enorme vermogen tot uitgroei van dezestamcellen. Beenmerg, bloed, milt en lymfeklieren bevat-ten bij de muis, die ongeveer 25 gram weegt, tezamenongeveer 500 miljoen kernhoudende cellen, die allemaalvan die ene cel afkomstig zijn. Nadat het regeneratiepro-ces is voltooid is de vervangingstijd van de meestesoorten witte bloedcellen ongeveer 1 week. Daarnaastworden er in de muis iedere 2 weken ook nog 10 maalzoveel (5 miljard) rode bloedcellen aangemaakt. En wan-neer er een tekort aan één van de typen bloedcellenontstaat, bijvoorbeeld aan rode bloedcellen als gevolgvan een bloeding, kan de aanmaak in korte tijd wordenopgeschroefd. Deze bevindingen zijn al spoedig met suc-ces toegepast bij de behandeling van leukemie en veelandere ziekten die worden veroorzaakt door afwijkingen

Bloedvormende stamcellen vormen kolonies in de milt van bestraalde muizen

Isoleren van bloedvormende stamcellen met eensorteerinstrument dat cellen kan onderscheiden namarkering van oppervlakte moleculen

Plasticiteit van somatische stamcellen

26

27

van bloedvormende cellen, namelijk door stamcel-trans-plantatie. De stamcellen kunnen worden geïsoleerd uit hetbeenmerg van gezonde donoren en tegenwoordig ook uithet bloed. Inmiddels zijn er vele tienduizenden van zulkestamcel-transplantaties uitgevoerd en is er een enormeervaring met deze vorm van therapie opgebouwd. De suc-cessen daarvan dragen veel bij aan het algemeenheersende vertrouwen in de mogelijkheden om stamcel-therapie uit te breiden naar andere ziekten dan die vanhet beenmerg.

Darm en huidAndere hiërarchische systemen voor de vorming vancellen zijn te vinden in het darmslijmvlies en de opper-huid. De ontdekking van deze somatische stamcellen is,net als die van de bloedvormende stamcel, het resultaatvan onderzoek met bestraalde muizen.Wanneer de huid of de darm met een hoge dosis stralingwordt behandeld sterven de aan de oppervlakte gelegencellagen af, inclusief de meeste stamcellen. Wanneer hetgrootste deel van de darmen of de huid op die manier isbeschadigd, gaan de dieren dood als gevolg vanvochtverlies. Maar bij bestraling van een kleiner opper-vlak treedt na verloop van tijd herstel op dat vergelijk-baar is met hiervoor beschreven regeneratie van hetbloedvormend systeem. Het herstelproces begint metkleine geïsoleerde kolonies van nieuwe cellen net als dekolonies in de milt, van waaruit de huid of het darmsli-jmvlies kunnen worden hersteld. Ook hier blijkt dat iedervan deze kolonies is ontstaan uit één enkele overlevendestamcel.

Andere renovatiesystemenNiet alle weefsels vernieuwen zich middels een hiërar-chisch systeem. De vernieuwing van het endotheel, decellen die de binnenbekleding van de bloedvaten vormen,vindt normaliter plaats middels duplicatie: door delingvan reeds aanwezige endotheelcellen.Vernieuwing van bot vindt stukje bij beetje plaats doorcellen die de kalksubstantie oplossen, osteoclasten (klan= afbreken) genaamd, waarna er nieuw kalk wordt afgezetdoor een ander type cel, de osteocyt die een nakomeling

Schematische voorstelling van de productie en differentiatie van bloed-vormende stamcellen. Een hierarchisch proces.

is van de osteoblast (blastos = knop). De osteoclasten zijnafkomstig van bloedvormende stamcellen en worden doorhet bloed aangevoerd. De osteoblasten zijn afkomstig vande mesenchymale stamcel, waarover verderop in dithoofdstuk meer. Hoe deze mesenchymale stamcel op deplaatsen van botaanmaak terecht komt, is nog niet geheelduidelijk. De botvorming wordt onder meer gereguleerddoor mechanische krachten die op het skelet inwerken.Wanneer deze krachten sterk verminderen zoals bijvoor-beeld bij langdurige bedrust of door het wegvallen van dezwaartekracht bij ruimtevaarders, neemt de vorming afterwijl de afbraak gewoon doorgaat. Hoe de renovatie vanhet skelet onder normale omstandigheden wordt geregu-leerd is nog een groot raadsel. Dit onderwerp komt uitge-breid aan de orde in een Cahier over Osteoporose datbinnenkort zal verschijnen.

De daaruit gevormde weefsels zijn in genetisch opzichtvolledig identiek aan die van de patiënt en zullen dus zon-der afstotingsproblemen kunnen worden getrans-planteerd. Dit geldt niet voor embryonale stamcellen.Deze hebben een andere genetische achtergrond en dedaar uit gevormde cellen hebben een grote kans om teworden afgestoten.Natuurlijk zijn er nu verscheidene opties om dat probleemop te lossen, waaronder celkerntransplantatie, maar hetvormt voorlopig nog een belemmering. En tenslotte is deomstandigheid dat de patiënt dikwijls zijn eigen donorvan somatische stamcellen kan zijn ook een enormvoordeel. Zo kan er geen tekort aan donoren ontstaan enveel administratieve regels en procedures zullen een-voudiger of zelfs overbodig worden.In het volgende hoofdstuk wordt ingegaan op de per-spectieven die opdoemen als het zou lukken op grotereschaal stamcellen uit het beenmerg op te kweken tothartspiercellen of tot hersencellen.

Het bewijs van plasticiteitBij kersverse revolutionaire ontwikkelingen in de weten-schap moet altijd worden afgewacht of de essentiëleresultaten in andere laboratoria kunnen worden beves-tigd. De meeste publicaties waarin de waargenomen plas-ticiteit van somatische stamcellen zijn afkomstig van tegoeder naam en faam bekend staande onderzoekers. Nade eerste euforie die gepaard gaat met het vinden van ietstotaal onverwachts, gaan andere onderzoekers aan deslag. Het is best mogelijk dat sommige resultaten moetenworden herroepen of heel anders moeten worden geïnter-preteerd. Echter, het aantal aanwijzingen voor plasticiteitverkregen met verschillende technieken en verschillendestamcellen is zó groot dat het algemene principe welovereind zal blijven staan. In grote lijnen zijn er tweemanieren waarmee plasticiteit is aangetoond: onderzoekmet proefdieren en onderzoek bij patiënten.

Onderzoek met proefdieren De basisprocedure van deze experimenten is transplan-tatie van genetisch gemarkeerde stamcellen uit weefsel A

28

De stamceltheorie op zijn kop gezetEnkele jaren gelden verschenen de eerste berichten datbepaalde somatische stamcellen tot meer in staat zijndan de beperkte, voor hun eigen weefsel unieke differen-tiatie. Stamcellen uit de hersenen van muizen blijken naeen bewerking in de reageerbuis in staat om na trans-plantatie in bestraalde muizen beenmerg en bloedcellenaan te maken. Ook het omgekeerde is geconstateerd.Stamcellen uit het beenmerg blijken zenuwcellen te kun-nen vormen, maar ook, al naar gelang het weefsel waarinze terecht komen, spiercellen en zelfs levercellen. En erzijn onderzoekers die uit spieren van muizen stamcellenisoleerden die, nadat ze ingespoten waren in bestraaldemuizen, beenmerg en bloedcellen vormden. Deze bevin-dingen zijn werkelijk sensationeel omdat ze een dogmaomver werpen dat al eeuwen lang bestaat. Zelfs wanneerdeze waarnemingen en conclusies maar voor een deeljuist blijken te zijn, zal het paradigma van de éénrichting-hiërarchie voor de aanmaak van nieuwe cellen plaatsmoeten maken voor een theorie waarin ruimte is voor eenomkering van de differentiatie (dedifferentiatie van eenmeer gedifferentieerde cel naar een minder gedifferen-tieerde cel, die daarna weer een andere richting uit kangaan) of van transdifferentiatie (verandering van de weef-selspecificiteit: bijvoorbeeld omzetting van beenmerg-stamcel in een hersen-stamcel). De term plasticiteit isinmiddels ingevoerd om zowel dedifferentiatie als trans-differentiatie te kunnen omvatten, zolang niet preciesbekend is wat deze intrigerende veranderingen van debestemming van een stamcel inhouden.

De nieuw ontdekte plasticiteit van somatische stamcellenheeft ook grote praktische implicaties. De eerste is dehoop dat weefselstamcellen, net als embryonale stam-cellen, wellicht bruikbaar zijn voor het herstel vanbeschadigde of teloor gegane weefsels en organen.Indien dit mogelijk blijkt, zijn er veel minder juridische enethische problemen te verwachten dan bij het gebruik vanembryonale stamcellen. Meer hierover in de hoofdstukken5 en 6 van dit Cahier. Ten tweede zal men in veel gevallende benodigde stamcellen uit de patiënt zelf kunnen halen.

29

(bijvoorbeeld beenmerg) naar een ander weefsel B(bijvoorbeeld de hartspier). Na verloop van tijd wordtd.m.v. microscopisch onderzoek nagegaan of er in dathart spiercellen zijn ontstaan, waarin de genetische merk-er van de stamcellen uit weefsel A kan worden aange-toond. Hiervoor kan men een natuurlijk voorkomendemerker benutten, zoals bijvoorbeeld het Y-chromosoom,door stamcellen van een mannelijke muis in de hartspiervan een vrouwtjesmuis te brengen. Een veel toegepastekunstmatige merker is het zogenaamde GFP (= green flu-orescent protein). Een cel waarin het GFP-gen aanwezigis, kun je onder een fluorescentiemicroscoop waarnemen,doordat deze cellen een fluorescerend (= lichtgevend)eiwit aanmaken. Een weefsel dat veel van deze fluo-rescerende cellen bevat, kun je zelfs door de huid heenonderscheiden wanneer je de muis in een bundel licht vaneen bepaalde golflengte plaatst. Daarnaast is het ooknoodzakelijk aan te tonen dat de gemarkeerde cellen inhet hart inderdaad spiercellen zijn. En wie aan eventuelemedische toepassingen denkt, moet bovendien kunnenaantonen dat deze cellen kunnen samentrekken op eenwijze die de pompkracht van het hart ten goede komt, opde maat met de andere spiercellen dus. Een variant opdeze aanpak is dat het gehele bloedvormende systeemvan muis A vervangen wordt door de bloedvormendestamcellen van muis B die gemarkeerd zijn. Dit is vrij een-voudig te realiseren door muis A te bestralen, waardoorde eigen bloedvormende cellen doodgaan, en vervolgensgemarkeerde beenmergcellen van muis B te trans-planteren. Na enkele maanden kunnen alle weefsels enorganen van muis A onderzocht worden op de aan-wezigheid van gemarkeerde cellen met daarbij de speci-fieke kenmerken van het betreffende weefsel. Wel moetuitgesloten worden dat de gevonden gemarkeerde cellenbloedcellen zijn, want die zijn na een geslaagde been-mergtransplantatie in alle weefsels te vinden, zelfs buitende bloedvaten. Bij zulke muizen heeft men kleine aan-tallen darmcellen, huidcellen, spiercellen, levercellen enlongcellen kunnen identificeren, die afkomstig moestenzijn van de getransplanteerde stamcellen uit het been-merg van muis B.

Wanneer bij dit type experimenten bepaalde organenopzettelijk werden beschadigd, bijvoorbeeld door debloedtoevoer tijdelijk af te klemmen, bleek naderhand hetpercentage cellen met het B-merk beduidend groter tezijn. Diane Krause, werkzaam bij de Yale University in deVerenigde Staten, gebruikte een dergelijke proef-opstelling waarbij ze het beenmerg van vrouwtjes-muizenheeft vervangen door cellen die afkomstig waren van éénenkele stamcel uit het beenmerg van een mannetjes-muis. De weefselspecifieke cellen met een Y chromosoomdie in de vrouwtjes-muizen werden gevonden, moestendus afstammen van die éne mannelijke stamcel.Uit de resultaten van een ander experiment is geblekendat meer dan de helft van alle levercellen op den duur ver-vangen kunnen worden door cellen afkomstig van debeenmerg-donor. In dit experiment hadden de ontvanger-dieren een aangeboren stofwisselingsziekte, als gevolgvan het totaal ontbreken één bepaald enzym dat alleen inlevercellen wordt gemaakt. De getransplanteerde stam-cellen waren afkomstig uit het beenmerg van gezondedieren. Blijkbaar konden de hieruit gevormde levercellen,die het enzym wèl kunnen maken, zich beter handhavendan de defecte levercellen, waardoor ze op den duur deoverhand kregen.

Waarnemingen bij patiëntenDe tweede soort waarnemingen die plasticiteit van soma-tische stamcellen waarschijnlijk maken is analytisch vanaard. De waarnemingen zijn gedaan bij patiënten die eenorgaantransplantaat hebben ontvangen en bij mensen dievan een bloedziekte hersteld zijn dank zij een geslaagdetransplantatie met beenmerg van een gezonde donor. Omplasticiteit aan te kunnen tonen aan de hand van eenorgaantransplantaat is een vrouwelijke donor voor eenmannelijke ontvanger de geschikte combinatie. Wanneerna verloop van tijd cellen met een Y-chromosoom in hetgetransplanteerde orgaan worden gevonden, moetendeze uit cellen van de gastheer zijn ontstaan die daar metde bloedstroom zijn aangekomen.In januari 2002 is een verslag gepubliceerd van een groepAmerikaanse en Italiaanse onderzoekers over hun bevin-

30

dingen bij 8 mannen die met het hart van een vrouwelijkedonor waren getransplanteerd. Het Y-chromosoom werdin gemiddeld 9% van de hartspiercellen aangetoond.Daarnaast bevatte 10% van de kleine adertjes en 7% vande haarvaatjes (capillairen) in het transplantaat cellen metdaarin een Y-chromosoom. Al twee jaar geleden hebbenEngelse en Amerikaanse onderzoekers onafhankelijk vanelkaar levercellen met het Y-chromosoom kunnen aanto-nen bij mannen die een lever van een vrouwelijke donor hadden gekregen. Voor beide soorten transplan-taties geldt dat de meest waarschijnlijke bron van de‘mannelijke’ levercellen de bloedvormende multipotente

stamcel uit het beenmerg is, omdat bekend is dat die ookin het bloed aanwezig is.Om plasticiteit te kunnen onderzoeken bij patiënten dieeen beenmergtransplantatie hebben ondergaan, is degeschikte combinatie precies andersom: namelijk deman als beenmerg-donor en de vrouw als ontvanger.Wanneer er dan bijvoorbeeld lever- of spiercellen metdaarin een Y-chromosoom worden gevonden, kunnendeze uitsluitend ontstaan zijn uit stamcellen afkomstigvan het donor-beenmerg. De eerste positieve resultaten van dergelijk onderzoekzijn al gepubliceerd en gezien het grote aantal patiëntendie een dergelijke beenmergtransplantatie hebben onder-gaan, kunnen we de komende tijd een stroom van ditsoort informatie verwachten.

KritiekEchter, critici vinden dat het sluitend bewijs van plas-ticiteit en met name van transdifferentiatie nog niet isgeleverd. Veel, zo niet alle van de hier beschrevenwaarnemingen zouden ook kunnen worden verklaard metde hypothese dat er in de weefsels kleine aantallen‘embryonale stamcel-achtige’ cellen voorkomen, die zichnog in alle richtingen zouden kunnen specialiseren, alnaar gelang het weefsel waarin ze terecht komen. Ditbetekent dus net als bij de Planaria slechts één universe-le pluripotente stamcel in alle weefsels. Deze cellenzouden dan ook - misschien wel voornamelijk - in hetbeenmerg voorkomen en met de bloedstroom naar alledelen van het lichaam vervoerd kunnen worden. Dewaarnemingen van Diane Krause die hierboven zijn ver-meld, pleiten het meest tegen deze hypothese. Haarresultaten kunnen alleen met de universele stamceltheo-rie worden verklaard door aan te nemen dat die enkele celvan waaruit het beenmerg van de bestraalde muisregenereerde zo'n universele stamcel moet zijn geweest.Dit zou betekenen dat de bloedvormende stamcel iden-tiek is aan de universele stamcel en daarvoor zijn geenaanwijzingen. Hiertegen pleit ook dat in beenmergbehalve de bloedvormende stamcel nog twee anderetypen stamcellen voorkomen: de mesenchymale stamcelen de zogenaamde MAPC.

cell

: XXVrouw : XYMan

lever

DONOR ONTVANGERLevertransplantatie

XX

Na verloopvan tijd

LEVER

cellen met Y chromosoom

31

VooruitzichtenWat de uitslag zal zijn: weefselspecifieke stamcellen meteen grote plasticiteit of universele stamcellen die zich allekanten op kunnen differentiëren, is meer van wetenschap-pelijk dan van praktisch belang. Immers, in beide gevallenmoet worden uitgezocht op welke wijze de stamcellenzodanig zijn te manipuleren, dat ze zich in de gewensterichting kunnen specialiseren. Van meer belang is dat ervoldoende aantallen stamcellen beschikbaar komen vooralle medische toepassingen die worden voorzien. Diemogelijkheden lijken tot voor kort beter te zijn voor embry-onale stamcellen dan voor somatische stamcellen, maardaar is inmiddels verandering in gekomen. Zowel de me-senchymale stamcel als de MAPC kunnen evenals deembryonale stamcel langdurig, zo niet ongelimiteerd, door-gaan zich te delen en op die manier op grote schaal in hetlaboratorium worden aangemaakt. Bovendien zijn dezesomatische stamcellen betrekkelijk eenvoudig uit beenmergte verkrijgen en naar verwachting ook uit bloed van vol-wassenen en uit navelstrengbloed (zie kader). Deze cellenhebben bovendien als voordeel dat in principe de meestepatiënten in de eigen behoefte kunnen voorzien, waardoorvoor afstoting niet gevreesd hoeft te worden. Uitzonderingvormen natuurlijk patiënten met bloedziekten of erfelijkeziekten, waarbij ook de stamcellen diezelfde afwijking in hetDNA hebben. Maar ook voor de oplossing van dit soortproblemen zijn de verwachtingen gunstig. Hoewel deontwikkeling van gentherapie trager is verlopen dan menhad gehoopt, is het eerste overtuigende succes onlangsjuist behaald bij kinderen met een erfelijke ziekte dieveroorzaakt wordt door een defect van de bloedvormendestamcellen. Het voordeel boven andere vormen van gen-therapie is bovendien dat men de stamcellen buiten hetlichaam kan behandelen en kan vaststellen of deze inder-daad zijn genezen, vóórdat ze in het lichaam wordenteruggeplaatst. Juist dankzij die gemakkelijke verkrijg-baarheid en de uitgebreide ervaring die is opgebouwd mettransplantaties van beenmerg en daaruit geïsoleerdebloedvormende stamcellen, mag worden verwacht datsomatische stamcellen snel in de kliniek zullen doordrin-gen voor de experimentele behandeling van tal van ziekten.

De mesenchymale stamcelHet bestaan van de mesenchymale stamcel is al enkelejaren bekend (mesos = het midden, slaat op het middel-ste embryonale kiemblad; engchein = schenken). Dezecel kan net als de embryonale stamcellen in weefsel-week worden vermeerderd en kan - eveneens in het lab-oratorium – worden gedifferentieerd tot botvormendecellen, bindweefselcellen, kraakbeencellen, endotheel-cellen, vetcellen, spiercellen en zenuwcellen. De mesen-chymale stamcellen zi jn de eerste pluripotentesomatische stamcellen, waarmee het gelukt is in weef-selkweek grote hoeveelheden aan te maken. Men hooptde daaruit gevormde eindcellen toe te kunnen passen bijhet herstellen van beschadigde weefsels en verschei-dene biotechnologiebedrijven zi jn bezig dezemogelijkheden proberen te benutten voor de constructievan organen.

De ‘multipotential adult progenitor cell’ (MAPC)Zeer recent is er nog een ander type stamcel in beenmergontdekt door Catherine Verfaillie, directeur van het ‘StemCell Institute’ van de Universiteit van Minnesota in deVerenigde Staten. Deze stamcel is multipotential adultprogenitor cell (afgekort MAPC) gedoopt, een benamingdie nog niet in het Nederlands is vertaald. De MAPC heeftin weefselkweek een fabelachtig vermogen tot ver-meerdering, dit in scherp contrast met de bloedvormendestamcel die zich buiten het lichaam juist nogal moeizaamvermenigvuldigt. Na transplantatie van (grote aantallen)gekweekte en genetisch gemerkte MAPCs, in al of nietbestraalde muizen, bleken enkele procenten van degedifferentieerde cellen in bloed, beenmerg, milt, lever,long en darmen (maar niet van hart en skeletspieren,hersenen, huid en nier), de merker te bevatten. Dit komtsterk overeen met de resultaten van de proeven met debloedvormende stamcel van Diane Krause zoals bovenbeschreven, maar het raadselachtige is dat de eigen-schappen van de bloedvormende stamcel en de MAPC,zowel wat betreft het celoppervlak als het vermogen omin weefselkweek te vermeerderen sterk verschillen. Eénvan de uitdagingen voor de onderzoekers is nu om de‘familierelaties’ tussen de drie typen stamcellen van hetbeenmerg vast te stellen, als die er al zijn.

OPSLAG VAN NAVELSTRENG BLOED: weggegooid geld of een verstandige voorzorg?

eenvoudige handelingen kunnen ze vlak na de geboorteworden verzameld. Stamcellen uit navelstrengbloed kun-nen, net zo goed als stamcellen uit het beenmerg, wordengebruikt voor transplantatie bij de behandeling vanleukemie en andere aandoeningen van het bloed. Sommigedeskundigen menen zelfs dat ze beter voldoen dan been-merg-stamcellen. Met dezelfde beproefde technieken alsdie voor beenmerg zijn ontwikkeld, kunnen de navelstreng-stamcellen gedurende vele jaren bij lage temperatuur wor-den bewaard zonder dat ze hun vitaliteit verliezen. Veelbloedbanken hebben de laatste jaren ook collecties vannavelstrengbloed aangelegd. De belangrijkste beperkingvan stamcellen uit navelstrengbloed is hun aantal, netgenoeg voor transplantatie bij kleine kinderen, maar onvol-doende voor volwassenen. Er wordt dan ook veel moeitegedaan om ze in de kweekfles te laten vermeerderen. Zoalselders in dit Cahier is opgemerkt, is dit voor bloedvor-mende stamcellen nog steeds niet goed mogelijk, maar delaatste tijd wordt op dit punt enige vooruitgang geboekt.Sommige onderzoekers claimen dat vermeerdering meteen factor 10 mogelijk is. Dit zou genoeg zijn om stam-cellen uit navelstrengbloed ook toepasbaar te maken voortransplantatie naar een volwassene.Al deze factoren bij elkaar maken het wellicht een interes-sante optie om van iedere baby bij de geboorte via hetnavelstrengbloed stamcellen op te slaan. Mocht zich latereen ziekte openbaren die met behulp van stamcellen kanworden behandeld, dan hoeft er niet naar een donorgezocht te worden. Bovendien zijn voor de meeste doelein-den je eigen stamcellen ideaal, ze worden immers nietafgestoten. Wanneer zich een erfelijke ziekte van de stam-cellen zelf zou openbaren, is de hoop gevestigd op de gen-therapie, die juist bij een stamcelziekte eclatantesuccessen boekt.In 1993 is in de Verenigde Staten de eerste ondernemingopgericht die tegen betaling navelstrengbloed verzamelten opslaat voor particulieren. Momenteel zijn er verschei-dene van dit soort bedrijven actief, zowel in Amerika als inEuropa, en hun aantal en klandizie neemt voortdurend toe.Deze firma's geven uiteraard bekendheid aan hunactiviteiten onder meer door het plaatsen van advertenties[Plaatje]. In ons land adverteerde vorig jaar een bedrijf inde “Blije Doos”, een pakket met folders en monsters dat32

D.W. van Bekkum

Bijna 20 jaar geleden is ontdekt dat navelstrengbloed, netals beenmerg, veel bloedvormende stamcellen bevat.Evenals de navelstreng zelf, zijn deze stamcellen afkom-stig van de boreling. Ze worden gewoonlijk met de pla-centa (moederkoek) weggegooid, maar met enkele

door een babywinkel onder aanstaande ouders wordt ver-spreid. Voor ruim e 1000 wordt het navelstrengbloed 20jaar lang opgeslagen. Deze advertenties hebben nogal watreacties opgeroepen. Er zijn vragen gesteld in de TweedeKamer onder meer door Agnes Kant (Socialistische Partij):“.... of de minister wilde voorkomen dat commerciëlebedrijven geld verdienen aan de angst of zorgen vanmensen om hun gezondheid of die van hun kinderen.”Bloedbank-artsen meldden “…. dat ze persoonlijk aanzien-lijke reserves hadden …. althans bij de huidige stand vande wetenschap”. De Inspectie voor de Gezondheidszorgwas ”verontrust” en de kranten hadden enige tijd contro-versiële en dus interessante stof voor hun lezers.Bij deze discussies speelt zeker een rol dat de publiekebloedbanken de commerciële opslag van stamcellen nietalleen als ongewenste concurrentie ervaren, maar vooralals een ontwikkeling die haaks staat op hun ideële doel-stellingen en daarom wel eens in de weg zouden kunnengaan lopen. De publieke bloedbanken stellen dat ze voorhet algemeen belang werken. Alle patiënten die voor hundiensten in aanmerking komen, zullen kunnen profiteren enwel zonder kosten. Ze stellen dat door de activiteiten vande commerciële bloedbanken het solidariteitsbeginselwordt aangetast. De publieke bloedbanken gebruikengevalideerde procedures en worden gecontroleerd. Diegarantie bestaat niet voor de commerciële opslag (althansin Europa, in de VS is dit wel het geval). Verder vinden zedat commerciële bloedbanken misleidende informatie ver-strekken. Sommige woordvoerders noemen het een mildevorm van oplichterij. De indruk wordt namelijk gegeven datje kind er extra mee beschermd wordt, terwijl op basis vande huidige kennis de kans dat een kind een ziekte krijgt diemet stamcellen kan worden behandeld zeer gering is(kleiner dan 1 procent). Weggegooid geld dus.Tenslotte wordt aangevoerd dat het voordeel van eigenstamcellen niet zo groot is. Als de publieke bloedbankenmaar omvangrijk genoeg worden, zal het bijna altijdmogelijk zijn voor iedere patiënt een passende donor tevinden. Dergelijke stamcellen doen het dikwijls net zo goeden bij sommige vormen van leukemie zelfs beter dan dievan de patiënt zelf.De argumenten van commerciële bloedbanken zijn datstamceltransplantaties al bij meer dan 50 ziekten wordentoegepast. De meeste daarvan zijn zeldzame ziekten, maarde stamcellen van jouw kind kunnen ook met voordeel wor-den gebruikt voor de behandeling van naaste familieleden.De hoeveelheid mogelijke indicaties voor stamceltherapie

nemen nog steeds toe en er zijn hoog gespannenverwachtingen ten aanzien van een veel brederetoepassing van stamcellen uit bloed bij behandelingvan aandoeningen van andere organen. De belangrijk-ste commerciële stamcelbanken investeren veel geld inonderzoek naar uitbreiding van de toepassingen.Tegenover het verwijt dat ze misbruik zouden makenvan de emotionele bezorgdheid van ouders tijdens dezwangerschap en de geboorte, stellen ze dat hunopslag bijdraagt aan de “peace of mind” van de ouders.Het idee dat je “alles wat mogelijk” is hebt gedaan vooreen veilige toekomst van je kind geeft ouders zielerust.Tegenover de geringe kans dat het kind zijn stamcellenooit nodig zal hebben staat natuurlijk dat een zelfdeargument gebruikt zou kunnen worden tegen de brand-verzekering die vrijwel iedereen bij de aankoop van eenhuis afsluit.En tegenover het solidariteitsbeginsel staat de plicht ennoodzaak om voor jezelf en je familie te zorgen zo goedals je kunt, een manier van leven die niet alleen in deVerenigde Staten wordt nagestreefd. Het is interessantdat ook in landen als Engeland en Nederland waar deoverheid ten aanzien van de gezondheidszorg eenpaternalistisch beleid voert de laatste tijd steeds meereen beroep wordt gedaan op de eigen verantwoor-delijkheid van de burgers. Met het schrikbeeld voorogen van de lange wachttijden voor orgaantransplan-taties, is het niet verwonderlijk dat steeds meer mensener alles aan willen doen om hun kinderen voor die na-righeid te behoeden. Gezien de enorme verwachtingendie zijn gewekt waar het gaat om de regeneratievegeneeskunde met stamcellen, is het voor mensen die inde vooruitgang geloven ook een aantrekkelijk idee dathun kind op zo’n manier volop kan participeren in de‘medische revolutie’. Als die verwachtingen ook maarvoor een deel in vervulling zouden gaan, zal de parti-culiere opslag van stamcellen vanzelfsprekend worden.Onze overheid heeft wetten in de maak die opslag vanzogenaamd lichaamseigen materiaal uitsluitend toelaatbij niet-commerciële instanties. Of dat veel verschil zaluitmaken is de vraag, immers vanuit ons land ben je ineen paar uur rijden in een ander land en met een paaruur vliegen in een ander werelddeel waar zulke regelsniet bestaan. En we moeten afwachten of het nieuwekabinet dit beleid zal voortzetten.

34

Diermodel van een hartinfarct

35

Het probleemHart- en vaatziekten, voor het overgrote deel veroorzaaktdoor aderverkalking (atherosclerose), zijn nog steedsdoodsoorzaak nummer 1 in de Westerse wereld. Daar-naast is het aantal mensen dat de ziekteverschijnselenvan hart en vaatziekten heeft nog veel groter dan het aan-tal sterfgevallen.Bij atherosclerose van de aanvoerende bloedvaten van dehartspier, de zogenaamde kransslagaders (coronair-arterieën), slibben deze dicht door afzettingen van onderandere cholesterol en andere vetten in de bloedvaatwand.Wanneer de aanvoer van bloed naar de hartspier debehoefte niet meer dekt, kunnen de hartspiercellen min-der krachtig of helemaal niet meer samentrekken. Er kandaarbij een typische druk of pijn op de borst optreden, dieangina pectoris wordt genoemd. En wanneer de bloed-toevoer totaal onderbroken raakt, zoals plotseling kangebeuren bij een hartinfarct (hartaanval), zullen veel hart-spiercellen in het getroffen hartdeel dat niet overleven.Deze beide situaties veroorzaken een beschadiging vande hartspier waardoor de pompcapaciteit van het hartvermindert. Wanneer de teruggang in pompfunctiezodanig is dat de hoeveelheid rondgepompt bloed nietmeer voldoende is om aan de vraag van het lichaam tekunnen voldoen, spreekt men van hartfalen.Patiënten met vernauwingen van de kransslagaderenworden in principe behandeld met medicijnen die zorgenvoor een verminderde bloedsamenklontering, hart-frequentieverlagende medicijnen (bètablokkers en/ofcalcium-antagonisten), vaatverwijders (nitraten en/of cal-ciumantagonisten) en cholesterolverlagende medicijnen.Wanneer behandeling met medicijnen niet afdoende is,kunnen de vernauwingen worden behandeld met eenzogenaamde Dotter-behandeling. Hierbij wordt een dun

D.E. ATSMA

Toepassingenin de geneeskunde Stamcellen voor het hart

4

D.E. Atsma studeerde geneeskunde aan de RijksuniversiteitLeiden. Hij werkte als onderzoeker bij het Gaubius Instituut TNOin Leiden van 1988 tot 1991 op het gebied van atherosclerose. In1996 promoveerde hij op het basale biochemische mechanismevan hartceldood tijdens het myocardinfarct. Na voltooiing vanzijn opleiding tot cardioloog in het Leids Universitair MedischCentrum (LUMC) is hij daar werkzaam als interventiecardi-oloog. Daarnaast leidt hij de onderzoeksgroep MoleculaireCardiologie van de afdeling Cardiologie van het LUMC, diezich richt op de genetica van hartpatiënten, onderzoek naarstamceltherapie en gentherapie.

36

buisje (katheter) met aan het einde een opgevouwen bal-lonnetje via een slagader in de lies naar het hartgeschoven tot het ballonnetje ter hoogte van de ver-nauwing van de kransslagader is aangekomen. Daarwordt het opgeblazen, waardoor de vernauwing wordtopgerekt. Het aldus behandelde traject in de kransslag-ader wordt dikwijls bovendien nog verstevigd door er eendun metalen gaasje - een stent - in aan te brengen, ookweer via dezelfde katheter. Zeer ernstige en uitgebreidevernauwingen moeten worden behandeld door het aan-leggen van bloedvatomleidingen (bypass-operatie) doorde thoraxchirurg. Tijdens het acute hartinfarct kan deplots afgesloten kransslagader weer worden geopenddoor middel van een Dotter-behandeling, vaak metplaatsing van een stent, of door het toedienen van eenmedicijn dat de bloedprop in de kransslagader weeroplost. Deze therapieën zijn effectief gebleken en hebbengeresulteerd in een aanzienlijke vermindering van desterfte. Echter, aangezien tijdens een hartinfarct onher-stelbare schade aan de hartspier is aangericht hebbendeze patiënten een grote kans om later hartfalen teontwikkelen.Het aantal patiënten met hartfalen als gevolg van krans-slagaderproblemen is aanzienlijk. Er zijn momenteel200.000 mensen met symptomen van hartfalen inNederland, met elk jaar een toename van 10%. De ernstvan hartfalen wordt door medici ingedeeld in 4 klassen,variërend van klasse 1 (uitsluitend klachten van vermoeid-heid tijdens zware inspanning) tot klasse 4 (in rust al kort-ademig). De prognose voor de patiënten in klasse 3 en 4(de twee ernstigste klassen) is ongunstig: na 2 jaar blijktongeveer 40-50% van de patiënten te zijn overleden aandeze ziekte.Deze grote aantallen patiënten, het tempo waarin ernieuwe patiënten bij komen en de slechte prognose vande ernstige gevallen, geven een indruk van de omvang ende ernst van het probleem. De huidige behandeling vanhartfalen bestaat uit een aantal leefregels (waaronder:niet roken, weinig zout gebruiken, zoveel mogelijklichaamsbeweging) en verschillende medicijnen. Hoeweldeze behandeling beter is dan geen behandeling, is het

niet afdoende: zoals gezegd overlijdt van de groeppatiënten bij wie hartfalen is gevorderd tot een ernstigstadium 50% binnen 2 jaar. Er is dus behoefte aan beterebehandelingsmogelijkheden voor hartfalen.

Stamcellen de oplossing?Tot voor kort dacht men dat de schade aan de hartspierals gevolg van een onderbroken aanvoer van bloedonherstelbaar was. Hartspiercellen die te gronde warengegaan tijdens een hartinfarct leken niet te kunnen wor-den aangevuld, en dichtgeslibde slagaderen en kleinereaanvoerende bloedvaatjes leken niet te kunnen wordenvervangen door nieuwe bloedvaten.Het onderzoek van de laatste jaren op het gebied vanstamcellen heeft echter laten zien dat het mogelijk is omnieuwe hartspiercellen (ook wel cardiomyocyten ge-noemd) en bloedvatcellen (endotheelcellen en gladdespiercellen) te verkrijgen uit stamcellen die uit het been-

37

merg afkomstig zijn. Endotheelcellen zijn essentiëlecellen die de binnenbekleding van in bloedvaten vormen.Door differentiatie van stamcellen tot endotheelcellenontstaat de eerste aanleg van een bloedvat, dat in samen-hang met ondersteunende cellen, waaronder gladdespiercellen die ook uit stamcellen kunnen zijn ontstaan,zich ontwikkelt tot een functioneel bloedvat.Bij experimenten onder weefselkweek-omstandigheden ishet gelukt om zowel embryonale stamcellen als stam-cellen afkomstig uit beenmerg van verschillende vol-wassen individuen van diverse diersoorten door middelvan stimulatie met een verscheidenheid aan (bio)chemische stoffen te laten differentiëren tot cardio-myocyten. Klompjes van cellen afkomstig van embryonalestamcellen van knaagdieren en van mensen bleken nieteens externe stimulatie nodig te hebben en vertoondenna enige dagen spontaan ritmische samentrekkingenzoals het hart dat ook doet. In deze samentrekkendecellen kunnen bovendien eiwitten worden aangetoond diespecifiek zijn voor cardiomyocyten.Meer tot de verbeelding spreken de experimenten waarinhet hart van een muis met een kunstmatig aangebrachtinfarct deels kan worden gerepareerd door injectie vanstamcellen. Bij deze experimenten wordt bij een muis éénvan de kransslagaders van het hart dichtgebonden, zodateen hartinfarct ontstaat. De onderzoekers isoleerden uithet beenmerg van muizen stamcellen en spoten deze inhet beschadigde deel van de hartspier. Uit deze stam-cellen ontwikkelden zich vervolgens nieuwe cardiomy-ocyten, endotheelcellen en gladde spiercellen. Na negendagen bleek tot 68% van de cellen in het infarctgebiedafkomstig te zijn van de ingespoten stamcellen. In eenander belangrijk experiment zijn muizen gebruikt metgemerkte beenmergcellen. Enkele weken nadat een hart-infarct was aangebracht, waren er in het spierweefselrondom het litteken van het hartinfarct cardiomyocyten enendotheelcellen te vinden waarbij de merkstof aanwezigwas, en dus moeten zijn voortgekomen uit beenmerg-stamcellen. Deze lichaamseigen beenmergstamcellen zijnkennelijk via de bloedsomloop aangevoerd, in debeschadigde hartspier blijven hangen en vervolgens uit-

gegroeid tot hartspiercellen. Dit experiment demonstreerthet belangrijke principe dat stamcellen van het beenmergtot hartspiercellen kunnen differentiëren ongeacht demanier waarop ze in het hart terecht zijn gekomen.Ook bij de mens lijkt een dergelijke plasticiteit, het ver-mogen van stamcellen om tot verschillende typen cellente differentiëren, te bestaan. Dit is gebleken uit waarne-mingen bij mannelijke patiënten die getransplanteerdwaren met een hart van een vrouwelijke donor. Na verloopvan tijd worden in die getransplanteerde harten ook hart-spiercellen aangetroffen met het mannelijke Y-chro-mosoom, en het is zeer waarschijnlijk dat deze cellenafkomstig zijn van de stamcellen uit het beenmerg van deontvanger.

Uit verschillende transplantatiestudies met stamcellen inharten met een hartinfarct, blijkt niet alleen het aantalspiercellen, endotheelcellen en gladde spiercellen toe tenemen, maar ook dat de functie van het behandelde hartverbetert. Het pompvermogen van de hartspier neemttoe, en er treedt minder littekenvorming op.Behalve beenmerg-stamcellen zijn ook voorlopercellenvan skeletspiercellen gebruikt in experimenten metmuizen met een hartinfarct. Deze voorlopercellen - satel-lietcellen genaamd - bevinden zich in de skeletspierenzelf en zijn in staat om beschadigde spieren te herstellendoor te differentiëren tot spiercel. Ook in muizenhartenmet een infarct groeien satellietcellen uit tot spiercellen.Echter, aangezien skeletspierweefsel en hartspierweefselfundamenteel van elkaar verschillen en er bijvoorbeeldgeen elektrische koppeling optreedt tussen de nieuwgevormde skeletspiercellen en de omgevende hartspier-cellen, is de vraag of implantatie van satellietcellen bij-draagt tot een verbetering van de hartfunctie. Ook is er indeze situatie een risico voor ritmestoornissen in hetbehandelde hart.Uit deze voorbeelden van veelbelovende toepassingenvan stamcellen voor de behandeling van het experi-mentele hartinfarct bij proefdieren mag niet zonder meerworden afgeleid dat een dergelijke behandeling ook bijpatiënten werkzaam zal zijn. Niet alleen moeten er nog

een groot aantal technische problemen worden opgelost,het is ook niet zeker of het muizenmodel van het hartin-farct wel voldoende gelijkenis vertoont met de situatievan hartinfarctpatiënten. Ook is nog onvoldoende bekendof het weefselherstel in de mens op eenzelfde wijze ver-loopt als bij muizen.Tot op heden zijn er wereldwijd nog maar enkele patiën-ten met stamcellen op experimentele basis behandeld.Deze patiënten kregen injecties in de hartspier met ofwelstamcellen uit het eigen beenmerg ofwel satellietcellen uithun eigen kuitspier. De resultaten hiervan zullen nogmoeten worden afgewacht, en het aantal behandeldepatiënten zal groter moeten zijn om te kunnen beoordelenof stamcellen een rol zullen gaan spelen bij de preventievan hartfalen.

Er is nog veel onderzoek nodigDe vragen die wetenschappers moeten beantwoordenzijn onder andere de volgende:

Welke stamcel?Met de huidige kennis is het volstrekt onmogelijk om tevoorspellen of embryonale stamcellen dan wel somati-sche stamcellen uit bijvoorbeeld het beenmerg het besteuitgangsmateriaal vormen voor de productie van cardio-myocyten en andere cellen die nodig zijn bij de reparatievan een beschadigde hartspier. Zoals ook elders in ditCahier is beschreven, hebben somatische stamcellen ende daarvan afkomstige gespecialiseerde cellen het grotevoordeel dat ze niet door de ontvanger zullen wordenafgestoten. Bij cellen die zijn gevormd uit embryonalestamcellen kan dat wel het geval zijn, tenzij deze stam-cellen afkomstig zijn van embryo’s die door middel vancelkerntransplantatie zijn verkregen.Van de somatische stamcellen is nog niet bekend of hunvermogen om te delen en plasticiteit voldoende gehand-haafd blijft bij oudere personen. Dit is belangrijkaangezien hartinfarcten meer voorkomen op hogereleeftijd: de leeftijd waarop patiënten een stamcelbehan-deling nodig zouden kunnen hebben ligt grofweg bovende 50 jaar. Verder is nog niet in te schatten welke van deverschillende soorten stamcellen uit het beenmerg debeste resultaten zullen opleveren. En tenslotte is er nog

Inbrengen stamcellen met behulp van hartkatheterisatie

Navigatiekatheter

Uitvergroting van de tip van de katheter met uitschuifbare injectienaald

38

39

2. Tijdens een hartkatheterisatie kunnen met een specialekatheter, die via de liesslagader tot in de hartholtewordt ingebracht, de cellen worden ingespoten meteen klein naaldje (zie afbeelding). In de tip van dekatheter is een navigatie-systeem gemonteerd (verge-lijkbaar met de GPS-ontvanger waarmee de positie opaarde kan worden bepaald), die de signalen van driezenders opvangt die onderop de behandeltafel zijngemonteerd. Door vergelijking van de relatieve sterktevan de signalen van deze drie zenders is de driedi-mensionale positie met grote nauwkeurigheid vast testellen. Door de positie van de kathetertip gedurendede hele hartcyclus te meten, kan de mate van samen-trekking van de hartspier bepaald worden. Tevensbevindt zich aan de tip van deze katheter een elektrodewaarmee het ECG kan worden geregistreerd. Metbehulp van dit systeem kunnen in de hartspiergebieden worden opgezocht waar het noodzakelijk isstamcellen in te spuiten. In een later stadium kan methetzelfde systeem worden geëvalueerd of de behan-deling succesvol is. Deze injectie-kathetermethodekan in principe tijdens een korte opname, mogelijkzelfs een dagopname, worden toegepast. Indiennoodzakelijk kan een dergelijke behandeling meerderekeren worden herhaald.

Conclusie

Stamcellen en daarvan afkomstige gespecialiseerdecellen kunnen mogelijk worden toegepast voor debehandeling van hartfalen na een doorgemaakt hart-infarct. De eerste resultaten van stamceltherapie bijproefdieren zijn dermate indrukwekkend, dat er metveel inzet op veel plaatsen in de wereld verder aanwordt gewerkt. Voordat het onderzoek echter opgrotere schaal bij patiënten kan starten, moet nog eengroot aantal vragen worden opgelost met behulp vanonderzoek met ge ïsoleerde cellen en metproefdieronderzoek.

niets bekend over de eventuele risico’s die verbonden zijnaan een behandeling met stamcellen.Al deze zaken zullen eerst grondig bij proefdieren moetenworden uitgezocht.

Daarnaast zal goed moeten worden uitgezocht welkesoorten somatische stamcellen moeten worden gebruikt,want naast de nieuwvorming van cardiomyocyten is aan-maak van endotheelcellen, die structuur geven aan nieuwte vormen bloedvaten (zie boven) erg belangrijk. Dezenieuwe bloedvaten moeten de nieuw gevormde hartspier-cellen van bloed voorzien, zodat deze kunnen overlevenen functioneren in een gebied dat eerder is afgestorvendoor een te geringe aanvoer van bloed. Daarnaast kunnende nieuwe bloedvaten bloed aanvoeren naar nog over-levende oorspronkelijke hartspiercellen in het infarct-gebied. Deze overlevende hartspiercellen ontvangen viakleine bloedvaatjes net voldoende bloed om niet te grondete gaan, maar te weinig bloed om samen te kunnen trek-ken en zo bij te dragen aan de pompfunctie van het hart.Deze cellen zijn zogenaamd hibernerend, in winterslaap.Na verbetering van de bloedaanvoer worden deze hiber-nerende cellen weer aangezet om hun aandeel in depompfunctie te leveren, met mogelijk minder symptomenvan hartfalen. Het lijkt erop dat stamcellen die zich kunnendifferentiëren tot endotheelcellen van een ander type zijndan stamcellen die zich kunnen differentiëren tot cardiomy-ocyten. Wanneer dit inderdaad zo blijkt te zijn, zal onder-zocht moeten worden wat de optimale verhouding is waarindeze verschillende typen stamcellen moeten wordentoegepast in het kader van stamceltherapie bij patiënten.

Hoe kunnen de vervangende cellen het beste wordenafgeleverd?1. Tijdens een open hartoperatie, die bijvoorbeeld

plaatsvindt voor het aanleggen van bypasses op decoronair-arterieën, kunnen de cellen door de chirurgdirect in de beschadigde hartspier worden ingespoten.Het voordeel hiervan is dat de chirurg precies ziet waarhij cellen inspuit en kan controleren of de vloeistof metcellen optimaal over het te behandelde gebied wordtverdeeld.

40

Zenuwbanen betrokken bij ziekte van Parkinson

41

Celtherapie in de hersenen is een ingreep die al een aan-tal jaren met enig succes experimenteel wordt toegepastbij ziekten die veroorzaakt worden door verlies of dis-functioneren van hersencellen. Patiënten met de Ziektevan Parkinson, bij wie de zenuwcellen die verantwo-ordelijk zijn voor de productie van de signaalstofdopamine het laten afweten, kregen als eerste dit typebehandeling. De getransplanteerde zenuwcellen zijnafkomstig van menselijke foetussen. Een groot struikel-blok is het feit dat er tussen de 5 en 10 foetussen nodigzijn om aan voldoende cellen te komen voor één enkeletransplantatie. De foetussen zijn afkomstig van abortusen slechts in zeer beperkte mate beschikbaar. Bovendienwordt het gebruik van het abortusweefsel door sommigenals ethisch ontoelaatbaar beoordeeld.Sinds 1996 worden er ook klinische studies verricht metfoetale varkenscellen die wel in overvloed zijn te krijgen,maar ook daar kleven bezwaren aan zoals later in dithoofdstuk zal blijken.Met het bekend worden van de mogelijkheid dat embry-onale stamcellen als bron kunnen fungeren voor de pro-ductie van zenuwcellen is een nieuwe hoop geboren.Immers, de pluripotente stamcellen van één enkel pre-implantatie-embryo zouden opgewerkt kunnen wordentot neurotransplantaten van dopamine-producerendezenuwcellen voor heel veel patiënten. Dit betekent eenveel gunstiger situatie dan bij het gebruik van foetalehersencellen. Bovendien kunnen de embryonale stam-cellen waarschijnlijk ook differentiëren tot andere typenhersencellen waarmee weer andere ziekten van hetzenuwstelsel zouden kunnen worden behandeld. De hoopwerd een hype nadat is gebleken dat er ook multipotentestamcellen in de volwassen hersenen aanwezig zijn endat zelfs stamcellen van het beenmerg van volwassenmuizen in staat zijn zich tot zenuwcellen te ontwikkelen.

Ziekte en beschadiging van het zenuwstelselWanneer een enkele zenuwcel in de hersenen afsterft,kunnen andere zenuwcellen zijn functie eenvoudig

G.J. BOER

Stamcellen voor, van en in het zenuwstelsel

G.J. Boer studeerde biochemie aan de Universiteit vanAmsterdam. Sinds 1970 is hij werkzaam op het NederlandsInstituut voor Hersenonderzoek in Amsterdam, waar hij pro-moveerde op een proefschrift getiteld: “The role of pituicytes inthe rat neurohypophysis: an exploratory investigation usinghisto- and cytochemistry”. Hij werkte op het terrein van deglia/neuron interacties in de hersenen, hersenontwikkelings-biologie en –teratologie en biologische klokmechanismen.Thans betreft zijn onderzoek het ontwikkelen van strategieënvoor herstel van ruggemergletsel middels neurotransplantatieen gentherapie. Daarnaast is hij verantwoordelijk voor hetopstellen van ethische richtlijnen voor klinische neurotrans-plantatie in het ‘Network of European CNS Transplantationand Restoration’ (NECTAR).

42

overnemen of voortzetten. Tijdelijk kan een probleemoptreden, wanneer er wat meer zenuwcellen tegelijk ver-loren gaan, zoals bij een lichte beroerte (herseninfarct ofhersenbloeding). De overblijvende zenuwcellen hebbentijd nodig om nieuwe verbindingen tot stand te brengen.Is de schade groot, dan is het effect blijvend. Een beroer-te leidt dan tot een verlamming of tot mentale afwijkingenen emotionele stoornissen. Wat er precies gebeurt, hangtaf van de plaats van de beschadiging in de hersenen. Inhet zenuwstelsel kunnen groepen zenuwcellen die ver-loren zijn gegaan niet spontaan worden vervangen en ditmaakt de hersenen kwetsbaar: herstel van hersenweefselvindt niet of maar zeer beperkt plaats.

Behalve door verstoring van de doorbloeding van dehersenen (beroerte, hersentumor), kan verlies van zenuw-cellen ook optreden door fysieke beschadiging (ongevalof geweld), door giftige stoffen, door virussen (hersen-ontsteking) en door degeneratie van neuronen zoals bij de

ziekten van Alzheimer, Parkinson, en Huntington en bijamyotrofe lateraal sclerose (ALS). Beschadiging en uitvalvan cellen die de zenuwcellen helpen, bijvoorbeeld metde aanmaak van de isolerende omhulling van dezenuwvezels, kan ook oorzaak zijn van ernstige neurolo-gische verschijnselen zoals bij multiple sclerose (MS). Vangeen van deze ziekten is de precieze oorzaak van deceluitval vastgesteld. Bij de ziekten van Parkinson enHuntington is wel bekend welke groepen cellen zijnaangetast en waar die zijn gelokaliseerd. Het is mogelijkom de symptomen enigszins te bestrijden, maar de voort-gang van het degeneratieproces bij de meeste van dieziekten kan niet met behulp van geneesmiddelen totstaan worden gebracht.

Sommige organen zoals het hart, de lever en de nierenkunnen tegenwoordig in zijn geheel worden vervangendoor middel van transplantatie. Echter, het centrale zenuw-stelsel vervangen is in technisch opzicht niet uitvoerbaar,ondermeer omdat de aansluiting op de talloze zenuwbanennaar alle delen van het lichaam niet tot stand kan wordengebracht. Hersentransplantatie is dus uitgesloten, maarhet vervangen of aanvullen van zenuwcellen kan wèl.

Is er spontaan herstel?De recente waarneming dat nieuwe zenuwcellen ook involwassen hersenen worden aangemaakt doorbrak eenlang bestaand dogma. Tot dan toe werd aangenomen datzenuwcellen na de kleuterleeftijd niet worden bijgemaakt,die verloor je alleen maar met het ouder worden of alsgevolg van ziekten, alcoholgebruik en trauma. Nieuw-vorming van zenuwcellen in de hersenen is nu onomstote-lijk aangetoond, maar is beperkt tot bepaalde plaatsen enbescheiden van omvang. Voor het herstel van groterebeschadigingen lijkt dit proces onvoldoende.Hersendeskundigen zijn het er inmiddels over eens dat opdrie plaatsen nieuwvorming van zenuwcellen plaats vindt:in het reukorgaan, in de reukkern van de hersenen waarde reuksignalen uit de neus worden verwerkt en in de hip-pocampus. Reukcellen zijn de zenuwcellen van het reuk-orgaan dat zich in het bovenste deel van het

Schematische doorsnede van het hoofd (hersenen: licht en donkergeel.B,M,O: bovenste, middelste en onderste neusholte)

43

stelmechanisme, zoals is beschreven voor de cellen in hetreukorgaan? Waarschijnlijk niet, het is eerder een vormvan aanpassing en van flexibiliteit van dit hersendeel dienodig zijn om de geheugenfunctie adequaat uit te voeren.Sommige zenuwcellen gaan verloren waardoor verbindin-gen verdwijnen, andere cellen maken nieuwe verbindin-gen waardoor de netweken van zenuwcellen (neuronalecircuits) voortdurend veranderen en ook nieuwe cellennodig zijn. Een manier dus van (hernieuwd) rangschikkenen vastleggen van informatie. De neurogenese in de hip-pocampus wordt door veel verschillende factoren beïn-vloed. Bij ratten bijvoorbeeld, is een toename gezien naverandering van de omgeving, na toediening van anti-depressiva en bij het uitvoeren van leertaken, en eenafname in situaties van chronische stress, na toedieningvan opiaten (verslavende stoffen) en met de veroudering.

Tot slot iets zeer opmerkelijks, waardoor neurogenese bijvolwassenen toch in verband wordt gebracht met demogelijkheid van herstel van beschadigde hersendelen.Aanwijzingen hiervoor zijn verkregen met behulp van eentechniek waarmee individuele zenuwcellen op nauwkeurigomschreven plaatsen in de hersenen gedood kunnenworden. Wanneer dit plaatsvindt in de nabijheid van dezone met stamcellen waar ook de zenuwcellen van dereukkernen uit voortkomen, blijken er nieuwe cellen teontstaan die precies de plaats gaan innemen van deafgestorven zenuwcellen. De schaal waarop dit herstelplaatsvindt is echter lang niet voldoende om een flinkebeschadiging in de hersenen te kunnen repareren. Het isnog niet duidelijk waarom dit proces niet zou kunnenvoorzien in de vervanging van hersencellen die geleidelijkverloren gaan bij bepaalde chronische aandoeningen.

CeltransplantatiesDe experimentele transplantatie van foetaal hersenweef-sel bij patiënten met de Ziekte van Parkinson isgebaseerd op een eenvoudige gedachte. Bij deze ziektegaat de afgifte van de signaalstof dopamine, in het deelvan de hersenen waar de sturing van de bewegingenplaats vindt (het striatum), langzaam achteruit. De cellen

neusslijmvlies bevindt. Met hun uitlopers raken ze aan deoppervlakte waar ze met de geurstoffen uit de lucht incontact komen. De signalen daarvan worden via langeafvoerende zenuwvezels (= axonen), die door openingenin het zeefbeen van de schedelbasis lopen, naar dereukkern geleid. De hippocampus is het gebied van dehersenen waar een belangrijk gedeelte van het geheugenis gelokaliseerd en waar ook de integratie van zintuiglijkewaarnemingen plaatsvindt. De reukcellen komen doorhun oppervlakkige ligging regelmatig met giftige stoffenin aanraking waardoor er nog al wat te gronde gaan. Maarnu is ontdekt dat er voortdurend nieuwe reukcellen wor-den aangemaakt uit voorlopercellen die eveneens in hetneusslijmvlies aanwezig zijn.Bij het ter perse gaan van dit bericht is bekend gemaaktdat Australische onderzoekers er in geslaagd zijn dezevoorlopercellen in kweek te brengen. Als er op dezemanier grotere hoeveelheden zenuwcellen kunnen wordengeproduceerd kunnen patiënten straks in hun eigen trans-plantaten voorzien door een kleine operatie in de neus.De aanmaak van nieuwe zenuwcellen in de reukkernengebeurt voor een deel uit stamcellen die afkomstig zijn uiteen ander deel van de hersenen, nabij de wanden van deventrikels (holten met hersenvocht). Deze migratie vanstamcellen is een fascinerend proces dat ontdekt is door devoorlopercellen herkenbaar te maken met behulp een licht-gevend eiwit. Er is een scherp omschreven route voor dezestamcellen, een pad dat geplaveid is met helpercellen dieze gedurende de reis tot differentiatie aanzetten. Dezestamcellen kunnen uit de ventrikelwanden worden geï-soleerd en wanneer ze daarna in de blastocyst van eenmuizen-embryo worden geïmplanteerd, kunnen ze zichontwikkelen tot hart-, lever-, of darmcellen, enz. Onder dieomstandigheden zijn ze dus pluripotent.Ook in de hippocampus is neurogenese (vorming vannieuwe hersencellen) vastgesteld. Dit hersengebied issterk verbonden met leer- en geheugenprocessen. Ook inde hippocampus leidt de dood van zenuwcellen tot deaanmaak van nieuwe cellen. In dit geval vindt het procesgeheel binnen de hippocampus plaats. Moet deze conti-nue vernieuwing ook worden opgevat als een her-

44

die deze dopamine produceren blijken door tot nu toeonbekende oorzaak af te sterven. Deze zenuwcellenbevinden zich in de zogenaamde zwarte kern van dehersenen (substantia nigra) en een bundel van hun axonen(uitlopers) reikt tot in het striatum waar ze het dopamineafgeven. Het geneesmiddel waarop de patiënt voor debehandeling terugvalt, is de chemische voorloperstof vanhet dopamine, het zogenaamde L-dopa, dat de productievan dopamine in de nog resterende zenuwcellen ver-hoogt. Het implanteren van dopamine-producerendezenuwcellen in het striatum zou dus hetzelfde effectmoeten hebben. Deze eenmalige behandeling zou grotevoordelen hebben boven het gebruik van L-dopa datnogal wat bijwerkingen heeft en op den duur bij velenminder effectief wordt.In diverse experimenten met knaagdieren en apen diemodel stonden voor de ziekte van Parkinson, is aange-toond dat neurotransplantaten de bewegingsstoornissenkunnen opheffen. Dit lukte echter alleen wanneer er zenuw-cellen van foetussen werden gebruikt en niet met vollediggedifferentieerde zenuwcellen. Bij de bewerkingen dienodig zijn voor de isolatie van zenuwcellen uit de hersenenverliest een volwassen zenuwcel zijn uitlopers en gaat doordie beschadiging te gronde. Een foetale zenuwcel daar-entegen heeft nog nauwelijks zulke celuitlopers, zekerwanneer ze uitgenomen worden op het moment dat decontacten met andere zenuwcellen nog moeten wordenaangelegd. Desondanks gaan er nog veel foetale zenuw-cellen te gronde na transplantatie, slechts 5 tot 15% over-leeft het. Het goede nieuws is dat de zenuwcellen dieoverblijven op precies dezelfde wijze uitgroeien als zegedaan zouden hebben in de foetale hersenen, inclusief devorming van de juiste contacten met andere zenuwcellen.

Na de eerste transplantatie van foetale hersencellen bijpatiënten in 1987 kopten de kranten: “Embryo-hersen-cellen voor Parkinson”. De eerste euforie was groot, maarbinnen een paar jaar is gebleken dat het niet de definitieveoplossing was. De transplantaten bleven doorgaans goedzichtbaar op een scan van de hersenen, maar slechts bijenkele patiënten namen de ziekteverschijnselen noe-menswaard af. Toch concludeerde men daaruit dat cel-therapie in de hersenen kan werken! De procedure moetechter worden verbeterd en er moeten alternatievengezocht worden voor een meer toegankelijke bron vancellen.

Alternatieven voor menselijk foetaal weefselOm het gebruik van abortusweefsel te kunnen omzeilenheeft men onderzocht of cellen afkomstig van dierenbruikbaar zouden kunnen zijn. De aanvoer van foetalecellen is dan niet meer beperkend en de behandelingenkunnen optimaal gepland worden. Het varken is alsbrondier favoriet, omdat bij deze diersoort ook veel onder-zoek wordt verricht op het gebied van orgaantransplan-taties naar de mens, de zogenaamde xenotransplantatie(over dit onderwerp is in 2001 een Cahier verschenen: 20ejaargang nr. 4). De resultaten van implantatie van foetale varkenscellen inde hersenen van ratten waren goed genoeg om varken-scellen ook bij een kleine groep patiënten met de Ziektevan Parkinson toe te passen. In 2000 is gemeld dat dezebehandeling een geringe verbetering van de symptomenheeft opgeleverd. De patiënten zijn ook behandeld metgeneesmiddelen die de afweer onderdrukken, anderswaren de varkenscellen zeker afgestoten. Men hoopt deresultaten van de transplantaties verder te kunnen ver-beteren met een effectievere immunosuppressievegeneesmiddelen en door transgene varkens te gebruiken,waarvan de cellen genetisch zodanig zijn gemodificeerddat ze minder makkelijk door de menselijke gastheer wor-den afgestoten.Echter, de toepassing van xenotransplantaties bij mensenstuit nog op verscheidene bezwaren en is momenteel inNederland zelfs verboden. De belangrijkste reden hier-

PET scan van de hersenen van een Parkinson patiënt vóór (Li) en ná (Re)implantatie van foetale zenuwcellen. Rood is een maat voor de productie vandopamine.

45

voor is het risico dat nieuwe schadelijkevirussen zouden kunnen ontstaan dooroverdracht van virussen naar de mens,zoals met het aidsvirus heeft plaats-gevonden. En er zijn ook ethischebezwaren opgeworpen tegen het gebruikvan transgene varkens en tegen dekiemvrije fokomstandigheden die vereistzijn voor transplantatiedoeleinden.Kortom, voorlopig zijn er voor wat betre-ft varkenscellen nog heel wat problemenop te lossen.

Embryonale stamcellen als bronvoor neurotransplantatenHet vermogen van embryonale stam-cellen zich ongelimiteerde te delen en tedifferentiëren tot ondermeer zenuw-cellen, levert interessante nieuwe per-spectieven voor het op grotere schaaltoepassen van neurotransplantaten.Voorlopig beperken de experimenten zichnog tot proefdieren en is over de gerichtesturing van de differentiatie van deembryonale stamcellen nog onvoldoendebekend om zuivere celpopulaties op televeren. Zenuwcellen en helpercellenkunnen reeds worden gekweekt uitembryonale stamcellen van de muis.Deze cellen overleven het proces vantransplantatie in de muizenhersenen wel,maar ze genezen de bewegingsstoor-nissen van muizen met de ziekte vanParkinson niet.Dit is wel het geval wanneer de stamcellen direct wordengetransplanteerd, dat wil zeggen zonder dat ze eerst in dekweek zijn gedifferentieerd. Ongedifferentieerde embry-onale stamcellen blijken in de muizenhersenen uit te kun-nen groeien tot dopamine-producerende cellen en datleidt tot een functioneel herstel. Echter, het rechtstreekstransplanteren van embryonale stamcellen gaat niet altijd

Zenuwcellen: prikkeloverdracht

46

goed. Soms ontstaat er wildgroei en een tumor. Er moetdus nog veel onderzoek worden verricht inzake de vei-ligheid van dit soort transplantaties.

Stamcellen zitten overalZoals elders in dit Cahier uitvoeriger is beschreven blijkenpluripotente stamcellen niet alleen in het embryo voor tekomen, maar ook in veel weefsels van de foetus en het vol-wassen individu (de somatische stamcellen, zie Hoofdstuk 3).

Daarnaast komen er in de hersenen van foetussen en vol-wassenen ook nog zogenaamde gecommitteerde stam-cellen voor, de neurale voorlopercellen of neuralestamcellen. Deze cellen zijn multipotent en kunnen zichdifferentiëren tot alle verschillende celtypen van het cen-trale zenuwstelsel. Zoals eerder werd beschreven bevin-den deze neurale stamcellen zich in de wand van deventrikels. Bij de muis kunnen ze in het laboratorium wor-den gekweekt en blijken ze na transplantatie in de herse-nen ook dopamine te kunnen produceren.Terwijl stamceltherapie voor de ziekte van Parkinson demeeste aandacht trekt, zijn er ook voor andere degener-atieve ziekten en voor letsels van het zenuwstelsel ontwik-kelingen gaande die het optimisme over de toepassingvan stamcellen in de neurowetenschappen veroorzaken.Geïmplanteerde stamcellen zijn namelijk niet alleen instaat in de hersenen te differentiëren, maar ze blijken zichook te kunnen bewegen van de plaats in de hersenenwaar ze zijn ingespoten naar plaatsen waar cellen zijn uit-gevallen. Het zenuwstelsel is nogal complex en opge-bouwd uit verschillende typen zenuwcellen die op eenbepaalde manier zijn geordend in groepen of lagen en dietezamen neuronale circuits vormen met hun zenuw-uitlopers en cel-tot-cel contacten. Het herstel van schademoet heel lokaal gebeuren en vereist een grote mate vanprecisie, zodat er geen verstoring van de organisatie opandere plaatsen optreedt. Het ziet er naar uit dat stam-cellen in staat zijn om op de juiste wijze aan deze subtieleprocessen deel te nemen. Die pas ontdekte eigenschap-pen maken dat er nu veel onderzoek op stapel wordtgezet naar de mogelijkheden van stamceltherapie bij

ziekten die het gevolg zijn van beschadiging van dehersenen of het ruggemerg.Ook is gebleken dat stamcellen de functies kunnenovernemen van sommige helpercellen ook wel steuncellengenoemd. Hiertoe worden ook de oligodendrocyten gerek-end, cellen die de uitlopers (= vezels) van de zenuwcellenvan een isolerend laagje voorzien. Deze isolatie, de myeli-neschede, is nodig voor een snelle informatie-overdrachttussen zenuwcellen. Bij bepaalde ziekten zoals de be-kende multipele sclerose is die isolatie aangetast waar-door verlammingen ontstaan (zie ons Cahier MultipleSclerose, 20e jaargang nr. 1, 1998). Zelden of nooit komtspontaan herstel voor. In een proefdiermodel van dezeziekte heeft men gevonden dat na implantatie van embry-onale stamcellen in zo’n beschadigde plek, remyelinisatieen herstel van de achterpootverlammingen optrad. Ookdeze resultaten vormen voorlopig nog slechts een aanwij-zing voor de mogelijkheden die behandeling met stam-cellen wellicht kan bieden. Want er bestaan groteverschillen tussen dit diermodel en de ziekte bij mensen.

PerspectievenCeltherapie in de hersenen met behulp van stamcellenlijkt dus vele grote mogelijkheden te hebben, maar heefthet stadium van toepassing in de kliniek nog niet bereikt.De vorming van zenuwcellen vanuit embryonale stam-cellen in het laboratorium is mogelijk, maar de massaleaanmaak van cellen met specifieke functies zoals de pro-ductie van dopamine is nog niet onder controle.Aan de toepassing van embryonale stamcellen klevenvoorlopig nog veel onzekerheden vooral wat de veiligheidop lange termijn betreft. Toepassingen van somatischestamcellen liggen veel eerder binnen bereik aangezien eral veel klinische ervaring met stamcellen uit het beenmergbestaat. Die stamcellen kunnen tegenwoordig ook uit hetbloed worden geïsoleerd en het ligt dus voor de hand datklinische experimenten met dit type stamcellen en dedaaruit gekweekte zenuwcellen binnenkort op tal vanplaatsen van start zullen gaan.

47

Kenmerkend voor de ontwikkeling en introductie vannieuwe medische technieken is dat zij nogal eens met dis-cussies gepaard gaan. Het medisch wetenschappelijkonderzoek met embryonale stamcellen vormt daarop geenuitzondering. Enerzijds horen we over veelbelovende per-spectieven voor de preventie en behandeling van ziekten.Tegelijkertijd hebben velen ethische bedenkingen bij stam-celonderzoek. In dit hoofdstuk een overzicht van de vóórsen tegens geplaatst in een ethisch perspectief.Embryonale stamcellen zijn in staat zich te ontwikkelen totverschillende cellen met uiteenlopende functies overal inhet lichaam. Bovendien is men er in geslaagd ze in hetlaboratorium te kweken in vrijwel ongelimiteerde hoeveel-heden. Dat spreekt tot de verbeelding, want er is een poten-tieel aan toepassingen aan verbonden dat volgenssommigen onze stoutste verwachtingen zal overstijgen. Methun pluripotentie zijn stamcellen mogelijk idealebondgenoten in de strijd tegen ziekten. Veel ziekten wordenveroorzaakt door een degeneratie van cellen, zoals in hetgeval van de ziekten van Parkinson en van Alzheimer. Menhoopt uit stamcellen grote aantallen gespecialiseerde cellente kweken en die door middel van injectie in aangetasteweefsels te implanteren, om zieke en afgestorven cellen tevervangen. Ziedaar een mogelijke remedie voor ziektenwaar wij tot dusverre altijd het nakijken hadden. En nu zijndit maar enkele mogelijke richtingen waar we in detoekomst resultaten kunnen boeken. Misschien zijn er daar-naast nog andere, onbekende horizonten. Maar zoalszoveel andere zaken, heeft ook stamcelonderzoek zijn prijs.Voor deze ontwikkelingen met embryonale stamcellen zijnmenselijke embryo’s nodig en dit leidt tot verschillendemorele vragen: wat is een menselijk embryo? Mag je het alsinstrument gebruiken en zo ja, onder welke voorwaarden envoor welke doeleinden? Van wie is het embryo? Wie geeft ertoestemming voor zulk onderzoek? Is er het risico van een‘hellend vlak’, dat wil zeggen het risico dat wanneer je hetgebruik van embryo’s toestaat, straks ook andere vormen

TH.A. BOER

Voor en tegen van stamcelonderzoek

5

Th.A. Boer is Universitair Docent systematische theologie(christelijke ethiek) vanwege de Nederlandse Hervormde Kerkbij de Universiteit Utrecht. Daarvoor werkte hij 14 jaar alsonderzoeker bij het Universitair Centrum voor Bio-ethiek enGezondheidsrecht (CBG) te Utrecht

48

van instrumenteel gebruik van menselijk leven in zwangzullen komen? Naast het feit dat het embryo een zekere‘prijs’ heeft, kost het onderzoek natuurlijk ook geld. Teneerste het onderzoek op zichzelf. In de beginfase van hetonderzoek zijn er nog geen tastbare resultaten die zichzelfkunnen terugverdienen. Zijn deze investeringen te recht-vaardigen? Ten tweede is er het feit dat de ‘resultaten’ vanhet onderzoek niet alleen iets opleveren, maar op hun beurtook weer nieuwe kosten met zich meebrengen. Wie moetendie kosten betalen, en wie mogen van de nieuwe toepassin-gen profiteren?

KlonerenDe tot dusverre meest onderzochte, en de meest besprokenmethode is het gebruik van stamcellen uit (menselijke)embryo’s. Embryonale stamcellen kunnen zodanig wordenbewerkt dat zij zich ontwikkelen tot ieder gewenst soortweefsel. Door sommigen wordt de hoop gekoesterd dat uitembryonale stamcellen op den duur zelfs complete organengemaakt kunnen worden zoals een nier of een lever, die danvoor transplantatie kan worden gebruikt kunnen worden.Maar over deze mogelijkheid bestaat alom scepsis. Dehoop is thans dus gevestigd op het produceren vanbepaalde gedifferentieerde cellen, die vervolgens voordonatie kunnen worden gebruikt. Echter, uiteraard speelthierbij het probleem van afstoting. Zoals in Hoofdstuk 2 indit Cahier wordt besproken, zijn er verschillende manierenom afstoting te voorkomen. Eén daarvan is de stamcellen ingenetisch opzicht identiek te maken aan die van de ont-vanger. Daartoe moet een embryo worden verkregen metbehulp van celkerntransplantatie.Het begrip celkerntransplantatie kennen we in de publiekediscussies als ‘klonen’ of ‘kloneren’. Het eerste voorbeelddaarvan was het schaap ‘Dolly’. Omdat de doelstelling vandit kloneren bij mensen niet het creëren van een kind is,maar het verkrijgen van een embryo ten behoeve van stam-celtherapie spreekt men hierbij van ‘therapeutisch kloneren’.De belangrijkste bezwaren tegen kloneren richten zich door-gaans tegen reproductief kloneren, dat wil zeggen klonerenmet de bedoeling om een mens tot stand te brengen. Demotieven hiervoor kunnen vele zijn: de wens om een gestor-ven kind of geliefde ‘terug te brengen’; de wens om eennakomeling te krijgen met dezelfde genen als eenNobelprijswinnaar of een topsporter; de wens om eengeschikte orgaan- of weefseldonor voor een zieke te ver-krijgen; de wens om bij onvruchtbaarheid van één of beidepartners toch ‘eigen’ nageslacht te krijgen; en de narcistis-che wens van iemand om zijn genotype (het geheel van

genetische eigenschappen) voor het nageslacht te bewaren.Hoewel deze motieven bij therapeutisch kloneren niet aande orde zijn, blijft het grootste deel van deze techniek bijbeide hetzelfde. Is men in therapeutisch kloneren bedrevengeworden, dan is deze techniek even goed toepasbaar voordoelstellingen van reproductief kloneren. Dit is een meeralgemeen bezwaar tegen elke nieuwe techniek: is een tech-niek eenmaal ontwikkeld, dan is het bijna per definitie zo datzij ook voor doelen gebruikt kan – en naar alle waarschijn-lijkheid ook gaat – worden waarvoor zij niet is bedoeld.

Solidariteit tussen zieken en gezondenAfgezien van de genoemde ethische aspecten van klonerenheeft stamcelonderzoek ook op zichzelf genomen zijn ethi-sche vóórs en zijn tegens. We beginnen met de vóórs, enwel met de wetenschap zelf. Onderzoekers hebben dehouding dat zij hun kennis en vaardigheden willen ver-meerderen. Die wens is gerechtvaardigd, want zonder dienieuwsgierigheid zou de wetenschap nooit het niveauhebben bereikt dat zij thans heeft. Verwerving van kennis envaardigheden, los van de vraag wat voor goed en kwaad jeermee kunt bewerkstelligen, is eigen aan de wetenschap.Echter, kennisverwerving alleen is, zeker wanneer het ommoreel gevoelig onderzoek gaat, niet voldoende om dit terechtvaardigen. Belangrijker is dan ook het therapeutischeeffect dat men van stamcelonderzoek verwacht, dat wilzeggen de positieve resultaten die dit onderzoek voorgroepen mensen zou kunnen hebben. Bij die effecten wordtmet name gedacht aan de behandeling van degeneratieveen andere neurologische ziekten, waarover elders in dezeuitgave meer. De Amerikaanse acteur Christopher Reeve(‘superman’), die na een val van zijn paard vanaf de nek ver-lamd door het leven moet, geeft aan de groep van poten-tiële ontvangers een gezicht. Door mensen zoals hij is hetstamcelonderzoek uit de anonimiteit gehaald en is duidelijkgeworden dat de grote voordelen moeten worden gezochtin de verbetering van het lot van concrete mensen die dooreen ingrijpende chronische ziekte zijn getroffen – variërendvan het verzachten van de symptomen tot complete gene-zing. De doelstelling om onderzoek te verrichten naar debehandeling van tot dusverre onbehandelbare aandoenin-gen is één van de aspecten die maakt dat je kunt sprekenvan een hoog ontwikkelde cultuur. ‘Hoog’ niet alleen in dezin van het technische kunnen dat steeds verder voort-schrijdt, maar ook in de morele zin dat kunnen wordtaangewend om mensen die het slecht hebben getroffen tehelpen. Stamcelonderzoek benadrukt de solidariteit tussenzieken en gezonden en staat om deze reden hoog op de

49

argument zijn tegen embryoverbruikend stamcelonderzoek.Enerzijds is het immers een klompje van twee, acht of

honderd cellen, die op het oog in niets op een mens lijkt.Pijn kan het niet ervaren. Er is het gegeven dat van

alle vroege menselijke embryo’s meer dan de helftverloren gaan: moet je iets waar de natuur nogal

verspillend mee omgaat, beschermen? Er is hetverschijnsel dat embryo's zich in tweeën kun-nen delen waardoor een identieke tweelingkan ontstaan. Betekent dit niet dat het vroegeembryo dus per definitie nog geen onder-scheidbare menselijke persoonlijkheid is?Normaal gesproken duiden wij het begin vaniemands levensloop aan met het moment vande geboorte, niet met de samensmelting van

zaadcel en eicel. Een mens is volgens de wet inelk geval pas mens wanneer hij (min of meer)zelfstandig buiten de baarmoeder kan leven.Tenslotte is het zo dat er in Westerse landenna IVF (reageerbuisbevruchting) talloze

embryo’s overblijven die toch niet tot mensenuit zullen groeien. Dit alles zijn redenen voor een

onderscheid in morele status tussen een mens en eenembryo.

Biologische argumentenMaar er is ook een andere kant. Om te beginnen is er hetbiologische gegeven – zo vanzelfsprekend dat je er bijnageen punt van zou maken – dat vanaf de conceptiesprake is van een uniek menselijk organisme dat zichonder normale omstandigheden zal ontwikkelen tot eenmens. Iemand heeft eens gezegd: vanaf de conceptieontwikkelt het embryo zich niet tot mens, maar als mens.Alles heeft een begin, en er is wat voor te zeggen om hetbegin van een mensenleven, de ‘eerste steenlegging’, tesitueren bij het moment waarop de bevruchting is voltooiden de genetische eigenschappen van twee mensen zichtot een nieuw organisme hebben gehergroepeerd.Wanneer ouders een kind verwachten, wachten zij boven-dien niet tot de geboorte alvorens zich er mentaal enemotioneel mee te verbinden. De gedachte ‘zwanger tekunnen zijn’, nog voordat hiervan symptomen zichtbaarzijn, is voor velen al een emotionerende gedachte. In deBijbel vinden we de opvatting dat de mens al in het‘vormeloze’ stadium door God geliefd is. Waar we datvormeloze stadium precies moeten situeren – direct na debevruchting, na twee weken, na vier weken? – is nietduidelijk, maar dat is ook niet belangrijk.

politieke agenda. Het Ministerie vanVolksgezondheid is overtuigd vanhet nut en de noodzaak van stam-celonderzoek en heeft aange-geven dat er wettelijke ruimteen tegelijk middelen voorbeschikbaar komen.Als derde voordeel is er heteconomische aspect. Tech-nieken kosten niet alleengeld, maar leveren ookinkomsten, bedrijvigheiden economische groei op.Vanuit het Ministerie vanEconomische Zaken komtdan ook de slogan “Neder-land biotechnologieland”, enom die reden zijn subsidiëringen facilitering van stamcel-onderzoek te verwachten.

De status van het embryo

Morele overwegingenAlvorens nog wat nader op de voordelen van stamcelon-derzoek in te gaan, kijken we naar het onderzoek zelf ennaar het onderzoeksmateriaal, want daar komen we demeeste morele bedenkingen tegen. De belangrijkste be-denking komt voort uit de overtuiging dat het embryo eenmenselijke status heeft met een daarbij behorendebeschermwaardigheid. In de Westerse traditie van de laat-ste drie eeuwen staan twee principes in het denken over demensenrechten centraal: (1) ieder mens heeft eenonvervreemdbare waarde die niet onderdoet voor die vanenig ander mens en (2) die onvervreemdbare waarde magniet worden opgeofferd aan het welzijn van anderen. Datlaatste lijkt rigoureus en bovendien onrealistisch: het isimmers niet te voorkomen dat de belangen van een individusoms ten offer vallen aan het algemeen belang, bijvoor-beeld wanneer door aanleg van een belangrijke weg eenhuis gesloopt moet worden. Niettemin is er overeenstem-ming dat iemands lichamelijke integriteit buiten zo'n afwe-ging valt en dat het schenden van die integriteit tot hetuiterste moet worden vermeden. Als het voorkomt (bijvoor-beeld in oorlogstijd), dan is het een uitzondering op eenregel en moet het navenant verantwoord worden.Hoofdvraag is vervolgens in hoeverre een embryo de statusvan mens heeft en de bovenstaande principes dus ook een

50

WAT GAAT HET KOSTEN?D.W. van Bekkum

Het enthousiasme waarmee de ontwikkeling van de stamcel-technologie wordt begroet is niet beperkt totmedisch-wetenschappelijke kringen. Ook de kapitaal investeerders - de geldschieters van de biotechnische indus-trie - zijn bijzonder positief over de ontwikkelingen en bereid er veel geld voor op tafel te leggen. Dit positivismewordt enerzijds gevoed door de fantastische vooruitzichten wanneer het zou lukken om de potenties van stam-cellen in de praktijk te brengen en anderzijds door de successen die reeds zijn geboekt met een bepaalde vormvan stamcel-therapie namelijk beenmergtransplantatie. Vele tienduizenden patiënten met levensbedreigende ziek-ten als bloedkanker, erfelijke stofwisselingsziekten en sinds kort ook auto-immuunziekten zijn daarmee in deafgelopen decennia behandeld. Beenmergtransplantatie komt in feite neer op een behandeling met bloedvormendestamcellen en die behandeling is inmiddels voor veel ziekten standaard geworden. De ervaring die hiermee isopgebouwd, zal zeker van veel waarde blijken te zijn bij de invoering van mogelijke andere vormen van stamcel-therapie en daarmee dit proces kunnen versnellen.Deze voordelen betekenen echter nog geenszins dat op korte termijn de zo vurig gehoopte genezingen zullen kun-nen worden gerealiseerd. Weliswaar wordt op zeer beperkte schaal een begin gemaakt met enkele puur experi-mentele behandelingen, maar het leeuwendeel van de benodigde ontwikkelingen bevindt zich in het fundamentele-of het preklinische onderzoeksstadium.Daarom is het nog veel te vroeg om nu al over de financiële aspecten van eventuele behandelingen met stamcellente discussiëren. Als dit type therapie tot echte verbeteringen leidt, hoeven we ons over de kosten geen zorgen temaken. Meestal betaalt een effectievere behandeling zichzelf terug en de verwachtingen voor therapieën op basisvan stamcellen zijn niet anders.Ook is het nog veel te vroeg om de kosten van het nog benodigde fundamentele- en preklinische onderzoek zelfsmaar te kunnen schatten. Er zijn nog te veel onzekerheden op de weg die moet leiden naar een behandeling diemensen met een dwarslaesie uit de rolstoel kan houden of patiënten met de ziekte van Alzheimer uit het ver-pleeghuis. De belangrijkste overweging voor de overheid als subsidie-verstrekker, is dat het reëel is veel teinvesteren in onderzoek dat nuttig kan zijn voor de behandeling van degeneratieve ziekten, omdat het juist die aan-doeningen zijn die patiënten afhankelijk maken van intensieve en dus kostbare verzorging. Bij de financiering vanbasaal medisch onderzoek worden regelmatig grote investeringen gedaan, wanneer men op goede gronden magverwachten dat er op den duur vooruitgang mee kan worden geboekt.Mogen we de onthulling van de potenties van stamcellen vergelijken met de ontrafeling van het menselijk genoom?Dat kan alleen de toekomst ons leren. Maar iedereen kan wel begrijpen dat het stamcelproject prachtig aansluit bijde andere onderzoeken die voortkomen uit het genoom-project, waarbij van de recent verkregen kennis van hetDNA kan worden geprofiteerd.

De achterliggende gedachte is dat het begin van eenmens niet wordt bepaald door wat wij ervoor voelen ofervan zien, maar door de betrokkenheid van de Schepperbij dit prilste begin.

Culturen en religiesOver de vraag wat je met embryo’s wel en niet mag doen,lopen de meningen ver uiteen. We zien dit bijvoorbeeldwanneer we verschillende landen op dit punt vergelijken. InGroot-Brittannië loopt men wat de westerse landen betreft

51

met name wanneer er levensreddende therapieën mee kun-nen worden ontwikkeld, is embryo-onderzoek toegestaan.In het vervolg op deze Joodse opvattingen is het zaak omnog kort één misverstand te benoemen, namelijk de visiedat wanneer we bij een embryo nog niet van een mens kun-nen spreken, we er automatisch van alles mee mogen doen.Een voorbeeld: een overledene is ook geen mens. Nadat dearts het overlijden heeft geconstateerd is het lijk geenrechtspersoon en heeft dus ook geen rechten meer. Toch iser een Wet op de Lijkbezorging die regelt dat wij de plichthebben om op een bepaalde manier met het lichaam om tegaan. Een heel ander voorbeeld: een plantensoort heeft ookgeen persoonsstatus, maar toch kunnen wij beweren datwe de plicht hebben om te voorkomen dat bepaaldesoorten verdwijnen. Het is niet vanzelfsprekend dat wij geenverplichtingen kunnen hebben tegenover iets dat geen per-soonsstatus heeft.De rode draad die er door dit alles heenloopt, is de doorvelen gedeelde visie dat er vanaf de conceptie sprake is vaneen proces van menswording waar je respect voor hebt endat je moet vertalen in een zeer behoedzaam omgaan metembryo’s. Met betrekking tot dat behoedzaam omgaanonderscheiden we twee visies. De ene gaat uit van absolutebeschermwaardigheid wat een volledig afwijzen van elkevorm van embryoverbruikend onderzoek impliceert. Deandere visie, die we in de Nederlandse wetgeving terugvin-den, gaat uit van de toenemende of relatievebeschermwaardigheid van het embryo. Met elke week vande ontwikkeling moet je betere redenen hebben om eenembryo of foetus te gebruiken. Het Nederlandse politiekecompromis behelst dat met embryo’s tot twee weken na debevruchting onderzoek mag worden verricht. Daarna isonderzoek niet uitgesloten, maar dan mogen hiervoor geenembryo’s of foetussen bewust worden opgeofferd, hetgeenbijvoorbeeld wil zeggen dat foetaal weefsel na een abortuswel mag worden gebruikt, maar uitsluitend op voorwaardedat de abortus niet is verricht met het oog op het te ver-richten onderzoek. Hierover is een Wet Foetaal Weefsel diedit jaar (2002) in werking treedt.Onenigheid is er, ondanks de min of meer gedeelde visie opde beschermwaardigheid van het embryo, over de vraag ofje embryo’s speciaal voor onderzoek mag aanmaken (of pro-duceren). In dat geval worden beschikbaar gestelde eicellenin de reageerbuis bevrucht met beschikbaar gesteld spermaen de bevruchte eicellen worden opgekweekt tot embryo’s,uitsluitend met het doel ze te gebruiken voor onderzoek. Inde Nederlandse situatie blijven nogal wat embryo’s over diena een geslaagde IVF-behandeling niet meer nodig zijn.

voorop. Niet alleen is het daar toegestaan om restembryo’ste gebruiken, maar ook mag men daar embryo’s gebruikendie speciaal voor onderzoeksdoelen tot stand zijn gebracht.Ook is celkerntransplantatie daar toegestaan. Duitslanddaarentegen staat embryo-onderzoek slechts zeer mond-jesmaat toe, met onder meer een verbod op celkerntrans-plantatie en het gebruik van embryo’s voor het opkwekenvan stamcellen. Er mag wel onderzoek verricht worden metbestaande cellijnen uit het buitenland. Men kan dezeterughoudendheid verklaren uit de uitwassen die in ‘Nazi-Duitsland’ op het gebied van de eugenetica zijnvoorgevallen. Sommigen wijzen bovendien op de sterkeinvloeden van de Duitse filosoof Kant, die een robuustmensenrechtenprincipe introduceerde (“niemand puur alsmiddel gebruiken”) dat tot op heden de ruggegraat vormtvoor vele moderne mensenrechtentheorieën. Landen meteen sterke natuurrechtentraditie (een visie waarin men hetgezonde verstand en de godsdienst niet tegen elkaar uit-speelt, maar ze juist op elkaar betrekt), kennen evenzeereen sterke terughoudendheid, iets dat we terugzien in Zuid-Europese landen.Sommige tradities – met name de rooms-katholieke, maarook bijvoorbeeld het hindoeïsme – verkondigen dat je bij eenembryo al kunt spreken van een mens. De reden waarommen dat doet, is niet dat er hier sprake zou zijn van een kleinwezentje dat al kan voelen en bewegen (de homunculus –het ‘mini-mensje’). Nee, de reden ligt in de gewaarwordingdat een mens nooit samenvalt met zijn lichaam, als vol-wassene niet en als embryo dus ook niet. Aan het begrip‘persoon’ (sommigen noemen het ziel, anderen geest) is eengeheim verbonden dat zich niet in biologische termen laatbeschrijven. Een mens is meer dan een lichaam en iets vandat ‘meer’, van die menselijke beschermwaardigheid, zit alin dat embryo. Hoewel de genoemde religies duidelijkevoorstellingen hebben hoe dat zit – de rooms-katholieke tra-ditie spreekt van de ziel die in het embryo afdaalt, het hin-doeïsme van de karma – is het besef dat een embryo meeris dan een willekeurig klompje cellen, wijd verbreid in allelevensbeschouwingen, inclusief de meeste niet-godsdien-stige. Opmerkelijk is overigens dat het Joodse denken ophet punt van embryo’s in het algemeen vrij sterk afwijkt vanhet christelijke. Men spreekt in het Jodendom pas van eenmens op het moment dat het kind geboren is, c.q. vanaf delevensvatbaarheid. Dit heeft te maken met de visie dat eenmens, om mens te zijn, ook een ‘ademende ziel’ nodig heeft.Deze visie betekent overigens niet dat men volgens hetJoodse denken met embryo’s maar alles mag doen (zijhebben een belangrijke status als toekomstig mens), maar

52

Volgens sommigen kun je van de nood een deugd makendoor deze restembryo’s niet direct te vernietigen maar zevoor onderzoek te gebruiken, uiteraard met instemming vande ouders. Anderen gaan ervan uit dat ook het speciaal vooronderzoek kweken van embryo’s gerechtvaardigd kan wor-den. Het verschil tussen de beide standpunten is dat in heteerste geval wordt gepoogd om voor een reeds bestaand,moreel dilemma (“de embryo’s zijn over, wat kunnen we erhet beste mee doen?”) een aanvaardbare oplossing tebieden. In het laatste geval (het produceren van embryo’suitsluitend voor onderzoeksdoeleinden) wordt een moreelproblematische situatie opzettelijk gecreëerd.

De voordelenAls je iets bepleit, mag en moet je dat met verve doen. Netzoals de voorstanders van een Betuwelijn, van eenhogesnelheidslijn of van een nieuwe structuur in het hogeronderwijs, wijzen diegenen die zich met stamcelonderzoekbezig houden vooral op de voordelen ervan. Vanzelf-sprekend is men daarbij minder snel geneigd om nadelen ofonzekerheid voor het voetlicht te brengen. Dat is niet meerdan logisch, want zo werkt het politieke spel. Bovendien ishet ook niet uitgesloten dat de verhoopte voordelen er ookallemaal zullen komen en dat het met de nadelen wel meezal vallen. Zolang we nog geen concrete resultaten hebben,is het redelijk dat onderzoekers mikken op optimale resul-taten.Toch is een aantal relativerende opmerkingen bij stam-celonderzoek op zijn plaats. Ten eerste mag een beroep opresultaten niet gebruikt worden om diegenen die bedenkin-gen hebben, de mond te snoeren. Erkend moet worden dater sprake is van een conflict van waarden. Er is immers ookde waarde van embryo’s. Bovendien: het argument “erzullen veel mensen baat hebben bij stamcelonderzoek” isweliswaar relevant, maar het is en blijft een hypothese enzal als zodanig behandeld moeten worden.Ten tweede zij gewezen op het feit dat bij dit type onder-zoek niet altijd aan één algemeen erkende voorwaarde isvoldaan, namelijk dat de alternatieven zijn uitgeput en datmet name het dierexperimentele onderzoeksstadium isgepasseerd. Hoewel een embryo volgens velen nog geenmens is, is het wel een menselijk organisme met degenoemde beschermwaardigheid en dus ligt het voor dehand dat verkennend onderzoek middels dierproeven eerstwordt afgerond. Een voorbeeld: tot dusverre is de methodevan kloneren niet efficiënt. De Amerikanen die eind 2001 heteerste menselijke embryo kloneerden, hadden daarvoor 71eicellen nodig; aan het ontstaan van Dolly gingen 227 mis-

lukte pogingen vooraf. Het ligt voor de hand om de techniekbij dieren te vervolmaken alvorens met menselijke embryo’ste gaan werken. Natuurlijk kan men onderzoek metmenselijke embryo’s, nog voordat die techniek bij dier-soorten is geoptimaliseerd, motiveren op basis van het feitdat dieren en mensen ten dele sterk verschillen en datonderzoeksresultaten die bij dierproeven zijn verkregenmaar een beperkte toepassing vinden bij mensen. Datneemt niet weg dat, voor zover er parallellen bestaantussen het kloneren van dierlijke en van menselijkeembryo’s, onderzoek met dieren wél eerst achter de rugdient te zijn. Zijn kloneringtechnieken bij dieren nog niet‘vervolmaakt’ en wenst men niettemin het kloneren vanmenselijke embryo’s te gaan onderzoeken, dan behoeft ditop zijn minst een bijzondere motivatie.Ten derde: het dierexperimentele stadium is van belang omongewenste bijwerkingen van de toepassing van stamcellenop het spoor te komen, c.q. uit te sluiten. Niemand weet metzekerheid hoe stamcellen, met name wanneer celkerntrans-plantatie is toegepast, zich op termijn in het lichaam van deontvanger gaan gedragen. Een voorbeeld: onlangs werd bijhet gekloonde schaap Dolly op vijfjarige leeftijd artritisgeconstateerd, een gewrichtsaandoening die slechts bij uit-zondering bij jongere schapen voorkomt. Gekloonde muizenblijken soms raadselachtige afwijkingen te hebben. Ze wor-den buitensporig groot, of hun bloedvaten zijn wijder zijndan normaal. We moeten er dus op verdacht zijn dat bij hettherapeutisch gebruik van stamcellen die door middel vancelkerntransplantatie zijn verkregen complicaties kunnenoptreden waardoor toepassing onmogelijk wordt.Een vierde kanttekening. Mensen hebben, biologischgezien, een redelijk voorspelbare levensloop, wat inhoudtdat zelfs ‘gezonde’ mensen uiteindelijk sterven. Het is nietzo dat de medische wetenschap de tijd van leven vanmensen onbeperkt kan verlengen. Weliswaar is het ‘vroeg-tijdige’ sterven dramatisch teruggebracht, maar op eengegeven moment doen typische ouderdomsziekten hunintrede die teruggaan op het feit dat een mens biologischgesproken gewoon ‘op’ is. Sterft mevrouw de Wit niet aanhaar hartaandoening, dan is het een versleten heup diegeopereerd moet worden, en terwijl zij nog revaliderende is,dient zich de ziekte van Alzheimer aan. Het is vechten tegende bierkaai, en dat naar verwachting tegen hoge kosten. Devraag is: kunnen we die steeds stijgende kosten opbren-gen?Belangrijk bij de verhoopte voordelen van stamcelonderzoekis het feit dat het in de meerderheid der gevallen (hoe grootdie meerderheid is, is moeilijk te zeggen) gaat om ouder-

€

€€

€

€€

€ €€

€

€

€€

53

processen in gang worden gezet als na de bevruchting.Zo’n tien procent van zulke eicellen bereikte het stadiumvan de blastocyst, een vroege embryonale fase waarbij hetmogelijk is stamcellen te oogsten en deze in kweek te ver-meerderen. Een tweede chemische behandeling zorgde ervervolgens voor dat de aldus geïsoleerde stamcellen zichtot vetcellen, hersencellen of zelfs tot kloppende hartspier-cellen ontwikkelden. Omdat de betreffende parthenoten(embryo’s ontstaan door parthenogenese) niet in staat zijnom zich tot een foetus te ontwikkelen, gaan onderzoekerser van uit dat hun gebruik minder ethische problemen zaloproepen dan het gebruik van embryo’s.Stamcellen zijn niet alleen te verkrijgen uit embryo’s ofparthenoten. Zij zijn ook te vinden in de weefsels van vol-wassen individuen: in beenmerg en bloed-stamcellen.Zoals in Hoofdstuk 3 is beschreven kunnen sommige vandeze somatische stamcellen vrijwel ongelimiteerd wordendoorgekweekt, net als de embryonale stamcellen.Het voordeel van de beide genoemde technieken –parthenogenese en het isoleren van somatische stamcellen– is dat hiermee morele problemen in samenhang metembryoverbruikend onderzoek worden omzeild. Daarmeezou het maatschappelijk draagvlak voor zulk onderzoekgroeien.

Tot besluitStamcelonderzoek spreekt momenteel, meer dan demeeste andere medische ontwikkelingen, sterk tot de ver-beelding. Enerzijds omdat hiermee een ongekend poten-tieel lijkt aangeboord voor de behandeling van ziektenwaartegen tot dusverre geen kruid gewassen leek, ander-zijds vanwege de mate van verfijndheid van de tech-nieken en door het gebruik van celkerntransplantatie, inde volksmond kloneren genoemd. Tegelijkertijd kent hetonderzoek in zijn huidige vorm een aantal morele nadelen,met name waar gebruik wordt gemaakt van menselijkeembryo’s. Het lijkt waarschijnlijk dat het ontwikkelen vanalternatieven voor embryoverbruikend onderzoek eendeel van deze discussies zal doen verstommen. Ook danzal echter steeds bekeken dienen te worden of de posi-tieve resultaten van stamcelonderzoek de kosten recht-vaardigen. Met name zullen wij ons blijvend dienen af tevragen in hoeverre stamcelonderzoek bijdraagt aan eenbetaalbaar en voor allen toegankelijk systeem vangezondheidszorg.

domsgerelateerde ziekten, al kunnen er ook jongere patiën-ten mee geholpen zijn. Kenmerkend voor ouder worden isdat het aantal gebreken vanaf een bepaalde leeftijd handover hand toeneemt. Degeneratie – hét probleem waarstamcelonderzoek een oplossing voor wil bieden – doet zichniet uitsluitend voor in het hart, het zenuwstelsel of eenbepaald orgaan. Op den duur blijkt het hele menselijklichaam onderhevig aan degeneratie. Hebben we, in hetzicht van de vergrijzing en de te verwachten verdubbelingvan het aantal ouderen tussen 2002 en 2040 de middelenom de toepassingen van stamcelonderzoek ook aan de mante brengen? Stamcelonderzoek lijkt een veelbelovendetoekomst te hebben, en velen – zowel particulieren als politi-ci – zijn bereid om hiervoor diep in de buidel te tasten. Maarhoe groot is het nut daadwerkelijk in relatie tot de kosten?En wordt het vanwege de kosten een voorrecht van mensenmet een eersteklas verzekering of een dikke beurs? Kunnenwe in dat geval de beperkte middelen niet beter inzettenvoor een goede persoonlijke behandeling van ouderen?Overigens zijn de hoge kosten en de waarneming dat wan-neer je de ene ziekte bestrijdt, de andere bij wijze vanspreken al weer op de stoep staat, geen doorslaggevendeargumenten tegen stamcelonderzoek. Niet als principieelargument tegen stamcelonderzoek, en bovendien zeker nietin sommige individuele gevallen waarbij, anders dan in destatistieken, de voordelen wel degelijk veel groter zijn dande kosten. Als het al een algemene conclusie rechtvaardigt,dan is het dat we de rol van de medische wetenschap in hetalgemeen niet moeten overschatten. Dat kan betrekkinghebben op alle soorten medische behandelingen waarvande verhouding van kosten en baten uitgedrukt in kwaliteitvan leven maal levensverwachting uit balans is geraakt.

AlternatievenBehalve proeven met dierlijke embryo’s zijn er wellichttwee andere alternatieven voor embryoverbruikend stam-celonderzoek: parthenogenese (vorm van ongeslachtelijkevoortplanting) en het gebruik van somatische stamcellen.Eind januari 2002 berichtten wetenschappers in deVerenigde Staten dat zij erin geslaagd zijn om onbevruchteeicellen bij apen zodanig te bewerken dat zij zich zijn gaandelen als bevruchte eicellen, teneinde ze vervolgens tekunnen gebruiken voor het oogsten van stamcellen. Dezezogenaamde parthenogenese is al langer bekend bij som-mige insecten, hagedissen en diverse zoogdieren. Dealdus ontstane embryo’s delen zich echter zelden meerdan een paar keer. De eicellen van de apen werden metchemische stoffen behandeld, waardoor dezelfde

54

55

Inleiding:verschillende stamcellen, verschillende regelsDe ene stamcel is de andere niet en ook het ene onder-zoek is niet het andere, ook niet in juridisch opzicht. Op(wetenschappelijk) onderzoek met stamcellen van uiteen-lopende herkomst en in uiteenlopende fasen van eenonderzoekstraject zijn dan ook uiteenlopende wettelijkeregelingen van toepassing (of zullen dat zijn). Zo is de Wetmedisch-wetenschappelijk onderzoek van toepassingwanneer het gaat om stamcellen uit weefsel dat bijmensen wordt afgenomen om er onderzoek mee te doen.Deze wet geldt ook wanneer de onderzoeksfase is bereiktwaarin stamcel-therapie binnen een onderzoeksopzet bijmensen wordt toegepast, ongeacht het type stamcel datdaarvoor wordt gebruikt. Wanneer toepassing van stam-celtherapie als reguliere behandeling in zicht komt, kan,evenals bij IVF (reageerbuisbevruchting) is gedaan, ge-bruik worden gemaakt van bijvoorbeeld het vergunnin-gensysteem van de Wet bijzondere medische verrichtin-gen. Deze systematiek is al toegepast op de trans-plantatie van bloedvormende stamcellen uit beenmerg enbloed. Voor het gebruik van menselijk materiaal dat alvoorhanden is omdat het voor een ander doel is afgenomenen daarna overgebleven (bijvoorbeeld de navelstrengna geboorte of abortus), zal de aangekondigde Wetzeggenschap lichaamsmateriaal houvast moeten bieden.Betreft het materiaal dat bij een foetus (na abortus) wordtafgenomen, dan valt het gebruik daarvan onder de Wetfoetaal weefsel. Voor het omgaan met alle typenlichaamsmateriaal zal de toekomstige Wet veiligheid enkwaliteit lichaamsmateriaal van toepassing zijn.In deze bijdrage worden uitsluitend de regels beschrevenvoor de meest omstreden vorm van stamcelonderzoek,namelijk het onderzoek met embryonale stamcellen. Totvoor kort viel het onderzoek met embryonale stamcellenin ons land nog onder voorlopige regels en informeleafspraken maar vanaf 1 september 2002 geldt de recentaangenomen Embryowet. Deze Embryowet maakt onder-scheid tussen het gebruik (voor onderzoek of therapie)van stamcellen uit restembryo’s en stamcellen uit spe-ciaal daarvoor tot stand gebrachte embryo’s. Dit onder-

TH.A.M. TE BRAAKE

Stamcelonderzoek en de wet5

Th.A.M. te Braake studeerde Nederlands Recht aan deKatholiek Universiteit Nijmegen en de Universiteit van Amster-dam. Sinds 1983 was zij werkzaam bij de VakgroepGezondheidsrecht van de Rijksuniversiteit Limburg. Metingang van 1993 is zij als docent gezondheidsrecht verbon-den aan het Instituut voor Sociale Geneeskunde van deMedische Faculteit van de Universiteit van Amsterdam. Haarbelangstelling gaat met name uit naar de juridische proble-men rond het begin van het leven.

56

scheid wordt ook gemaakt in het Europese Verdrag.Daarin zijn diverse onderwerpen uitgewerkt in zoge-naamde Protocollen, waarbij de landen waarvoor het ver-drag geldt zich afzonderlijk kunnen aansluiten. Er isonder andere een protocol inzake kloneren tot standgekomen dat door Nederland is ondertekend. Een proto-col inzake embryobescherming is nog in voorbereiding.Zodra en voor zover het Verdrag en afzonderlijke proto-collen in Nederland gelden, mag de Nederlandse wetdaarmee niet in strijd zijn, tenzij dit al zo was ten tijdevan de goedkeuring en daarbij een voorbehoud isgemaakt voor de bepalingen in het Verdrag die strijdigzijn met de Nederlandse wet. Zulke regelingen geldenuiteraard ook voor de andere landen. Het EuropeseVerdrag is zo ingewikkeld doordat er nogal uiteenlopenderegels over dit onderwerp bestaan in de verschillendelidstaten.

Het Europese Verdrag en het Protocol inzake KlonerenUit het Europese Verdrag is vooral artikel 18 over embryo-onderzoek van belang. Het tweede lid verbiedt “het doenontstaan van embryo’s voor onderzoeksdoeleinden”.Onderzoek met restembryo’s is niet verboden, maar eenland dat embryo-onderzoek toestaat, moet volgens heteerste lid van artikel 18 het embryo daarbij voldoendebescherming bieden. Onderzoek met stamcellen uitrestembryo’s is dus volgens het verdrag niet verboden.Wanneer de Nederlandse wetgever echter “het doenontstaan van embryo’s voor (stamcel)onderzoek” (dat isaan de orde bij therapeutisch kloneren) wil toestaan, danzal dat moeten zijn geregeld in de Embryowet vóórdat hetVerdrag wordt goedgekeurd.Het protocol inzake kloneren “verbiedt het kloneren vanmensen” (“human beings”). Bij het verdrag aangeslotenstaten mogen echter individueel uitleg geven aan hetbegrip “human being”. Bij de ondertekening heeftNederland een verklaring afgegeven dat onder “humanbeing” uitsluitend een geboren mens wordt verstaan. Hetgevolg hiervan is dat het protocol Nederland niet zal ver-bieden het kloneren van embryo’s toe te staan mitsdaaruit geen mens zal worden geboren.

De Embryowet: stamcellen uit restembryo’sVolgens de Embryowet mogen, zij het onder voorwaarden,embryonale stamcellen die afkomstig zijn van rest-embryo’s (uitsluitend) worden gebruikt voor genees-kundige doeleinden en voor medisch en biologischwetenschappelijk onderzoek en onderwijs. Voorwaardenzijn, naast de toestemming van de betrokkenen, dat hetonderzoek wordt verricht overeenkomstig een protocoldat is goedgekeurd door de Centrale Commissie Mens-gebonden Onderzoek (CCMO) die in de Embryowet hier-toe de bevoegdheid heeft gekregen. De CCMO mag hetprotocol alleen goedkeuren als redelijkerwijs aannemelijkte maken is dat:

• het onderzoek inderdaad zal leiden tot nieuwemedisch-wetenschappelijke inzichten

• deze niet kunnen worden verkregen door anderevormen of methoden van onderzoek of door minderingrijpend onderzoek

• het onderzoek voldoet aan methodologische endeskundigheidseisen

• het ook overigens voldoet aan redelijkerwijs daaraan testellen eisen

Dit betekent dat zowel het gebruik van stamcellen uitrestembryo’s voor transplantatie-doeleinden in de toe-komst, als het daaraan voorafgaande onderzoek naar diemogelijkheid, onder de nieuwe Embryowet zijn toegestaan,mits aan de bovengenoemde voorwaarden is voldaan.

De Embryowet: stamcellen uit speciaal tot stand gebrachte embryo’sVoorlopig verbiedt de Embryowet het tot stand brengenvan embryo’s voor een ander doel dan zwangerschap.Embryo’s mogen dus noch voor therapeutische doelein-den (bijvoorbeeld transplantatie), noch - evenals in hetEuropese verdrag - voor onderzoeksdoeleinden tot standworden gebracht. Vooralsnog zijn er dus uit zulkeembryo’s ook geen stamcellen te verkrijgen waarmeeonderzoek zou kunnen worden gedaan. De eerdere fasenvan het stamcelonderzoek hoeven daarvan geen belem-mering te ondervinden, aangezien ze met restembryo’s

57

tie wordt het onder bepaalde voorwaarden toelaatbaargeacht onderzoek met restembryo’s te verrichten dat isgericht op het verwerven van nieuwe inzichten op de ter-reinen van onvruchtbaarheid, kunstmatige bevruchtings-technieken en erfelijke en aangeboren aandoeningen.Stamcelonderzoek dat is gericht op transplantatie-mogelijkheden valt hier niet onder. Het stamcelonderzoekdat momenteel in en Nederlands Instituut voor Ont-wikkelingsbiologie (NIOB, Hubrecht Laboratorium, Utrecht)plaatsvindt, wordt uitgevoerd met een stamcellijn uitAustralië, waar geen verbod geldt.

Stamcelonderzoek en de wet in enkeleandere landenIn veel maar niet alle West-Europese landen bestaat wet-geving die embryo-onderzoek regelt. In Duitsland enOostenrijk is de wetgeving zeer terughoudend om rede-nen die samenhangen met het ‘Nazi-verleden’. Ook inNoorwegen bestaat weinig vrijheid op dit gebied. Deredenen hiervoor zijn moeilijk aan te geven, te meer daarbuurlanden als Denemarken, Finland en Zweden een min-der beperkende wet hebben. In Engeland wordt demeeste ruimte voor onderzoek gelaten. In het licht vannieuwe ontwikkelingen vindt in veel landen voortdurendherbezinning op de wet plaats, en is verruiming van wet-geving niet uitgesloten. De al wat langer bestaande wet-ten bevatten nog geen specifieke regels voorstamcelonderzoek. Kortgeleden is in Engeland de wet-telijke regeling uitgebreid met de mogelijkheid van het inkweek brengen van embryonale stamcellen uit speciaaldaarvoor tot stand gebrachte embryo’s voor medisch-therapeutische toepassingen; celkerntransplantatie isdaarbij niet uitgesloten. België is van plan een zelfde wegte volgen als Nederland: eerst aangepaste wetgeving for-muleren en vervolgens een voorbehoud maken bij hetEuropese Verdrag. In de Verenigde Staten mag in de over-heidssector en met federale financiering uitsluitendonderzoek worden verricht met bestaande stamcellijnenen niet met speciaal voor dit doel gekweekte- of rest-embryo’s. In de private sector geldt geen verbod.

kunnen worden uitgevoerd. Echter, zou het stadium wor-den bereikt waarbij uit stamcellen verkregen weefsel aanpatiënten zou worden toegediend, dan ontstaat erbehoefte aan therapeutisch kloneren van embryo’s.De wetgever vindt dat momenteel nog te ver gaan, alwordt wel voorzien dat hierin in de toekomst veranderingzal komen. Daarom is nu al in de wet opgenomen dat hetverbod in de toekomst zal vervallen. Alleen het tijdstipvan opheffing moet nog worden vastgesteld. Hiervoormoet uiterlijk vijf jaar nadat het verbod in werking isgetreden een Koninklijk Besluit worden voorgedragen enaan de Staten-Generaal. Een of beide Kamers kunnenechter met éénvijfde van de leden beslissen dat hiervoortoch een wet nodig is. Hoe dan ook, het moment waarophet verbod vervalt kan nog heel ver in de toekomst liggen.Zoals gezegd is de bedoeling van deze constructie omhet Europese Verdrag te kunnen goedkeuren en toch dehanden vrij te houden voor een eigen, van het verdragafwijkende regeling.

Huidige regels en afsprakenMet betrekking tot het Planningsbesluit IVF moet bijtoepassing van IVF ( in vitro fertilisatie) een protocol wor-den gevolgd, waarin onder andere regels staan over debestemming van restembryo’s. Het besluit geeft echtergeen regels voor onderzoek met restembryo’s. Met dekomst van de Embryowet is er nu een formele regelingvoor het gebruik van embryo’s voor onderzoek in hetalgemeen waaronder het onderzoek met embryonalestamcellen, inclusief criteria voor toetsing van onderzoeks-protocollen en een bevoegde toetsingsinstantie.In het verleden is de wenselijkheid van toetsing van proto-collen voor embryo-onderzoek algemeen aanvaard.Daarmee was vroeger de voorloper van de CCMO, deKerncommissie Ethiek Medisch Onderzoek (KEMO), belast.Bij het aantreden van de CCMO is deze door de ministerverzocht in adviserende zin dergelijke onderzoeksproto-collen te beoordelen. De CCMO heeft hierin toegestemd.Als beoordelingskader gelden de criteria zoals vastgelegdin een notitie ten behoeve van regelgeving die in 1995 aande Tweede Kamer is voorgelegd en waarover een kamer-meerderheid zich positief heeft uitgesproken. In deze noti-

58

BEGRIPPENLIJST

BlastocystEen pre-implantatie embryo van 30 – 150 cellen van 4 tot7 dagen oud. De blastocyst bestaat uit een bol, die isopgebouwd uit een buitenlaag van cellen (trofo-ecto-derm), een met vloeistof gevulde holte (blastocoel), eneen ophoping van cellen aan de binnenzijde (de internecelmassa of embryoblast).

CelcyclusGeheel van (zich herhalende) opeenvolgende gebeur-tenissen waarbij cellen hun inhoud dupliceren en zich intweeën delen.

CelkerntransplantatieHet overbrengen van een celkern van een somatische celnaar een eicel waarvan de celkern is verwijderd.

Chimeer Organisme dat is opgebouwd uit cellen die afkomstig zijnvan tenminste twee genetisch verschillende zygoten. Dezygoten kunnen ook van verschillende diersoorten afkom-stig zijn.

DedifferentiatieVerandering van een hoger niveau van specialisatie naareen lager niveau. Door dedifferentiatie wordt een celprimitiever.

DifferentiatieHet proces waarbij een primitieve cel of een nog nietvolledig gespecialiseerde voorlopercel de kenmerkenverwerft van een gespecialiseerde cel zoals een hart-,lever-, of spiercel.

EctodermDe buitenste van de drie primitieve kiembladen van hetembryo dat zich ontwikkelt tot weefsels/organen zoals:huid, haar, nagels, zenuwen, hersenen inclusief hetnetvlies van het oog.

EindcellenVolledig gedifferentieerde/gespecialiseerde cellen.

EmbryoBij mensen, het zich ontwikkelende organisme vanaf debevruchting tot aan 13-14 weken van de zwangerschap,waarna het foetus genoemd wordt.

EmbryoblastInterne celmassa in de blastocyst.

Embryonale carcinoomcellenPluripotente stamcellen afkomstig van teratocarcinoom =een tumor van de testis.

Embryonale kiemcelCellen die gevonden worden in een specifiek deel van hetembryo of de foetus waaruit zich de kiemcellen(geslachtscellen) ontwikkelen.

Embryonale stamcelPrimitieve (ongedifferentieerde) cel afkomstig uit deinterne celmassa van het vroege embryo. Heeft het ver-mogen zich te ontwikkelen tot een breed spectrum aangespecialiseerde celtypen, ofwel tot alle celtypen m.u.v.de trofoblast.

EmbryosplitsingTechniek waarbij een embryo in een zeer vroeg stadiumwordt gesplitst, om identieke meerlingen te maken. Ditkan van het 2-cellig stadium tot de blastocyst, m.a.w. allepre-implantatiestadia.

EndodermDe binnenste van de drie primitieve kiembladen van hetembryo dat zich ontwikkelt tot de epitheellagen van delongen, spijsverteringskanaal, lever, pancreas en blaas.

Hematopoietische stamcelStamcel van waaruit alle typen bloedcellen (rode bloed-cellen, witte bloedcellen en bloedplaatjes) zich ontwikkelen.

HermafrodietTweeslachtig: individu dat zowel mannelijke alsvrouwelijke geslachtscellen kan vormen.

Interne celmassaCluster van cellen aan de binnenzijde van de blastocyst.Deze cellen vormen de embryonale schijf van het latereembryo en uiteindelijk de foetus. Zij zijn de bron van deembryonale stamcellen.

In vitroUit het Latijn ‘in glas’: in een laboratoriumschaal ofreageerbuis; in een kunstmatige omgeving.

In vivoIn het levende weefsel/organisme; in een natuurlijkeomgeving.

KiembladenDe drie initiële weefsellagen die ontstaan in het embryo(ectoderm, mesoderm, endoderm), van waaruit alleandere somatische weefseltypen zich ontwikkelen.

KiemcelEen gameet, dat wil zeggen een zaadcel of een eicel ofeen cel die een zaadcel of eicel kan worden. Ook welgeslachtscellen genoemd. Alle andere cellen in hetlichaam zijn somatische cellen.

KloonEen verzameling cellen of organismen (planten, dieren)die in genetisch opzicht identiek zijn.

59

StamcelCel met het vermogen zich ongelimiteerd te delen engespecialiseerde cellen kan vormen.

TelomeerHet uiteinde van een chromosoom met bijbehorendekarakteristieke DNA-volgorde dat op speciale wijze wordtgerepliceerd. Een telomeer speelt een belangrijke rol inhet proces waarbij na elke celdeling het chromosoom ietskorter wordt, waardoor het op den duur zijn delingsver-mogen verliest.

TelomeraseEnzym dat betrokken is bij de synthese van het DNA aande uiteinden van de chromosomen (telomeren), waardoorhet vermogen van de cel zich ongelimiteerd te delengehandhaafd blijft.

TeratocarcinoomcellenCellen afkomstig van een testis-tumor.

Therapeutisch klonerenKloneren met de bedoeling embryonale stamcellen teverkrijgen die gebruikt kunnen worden voor de behandel-ing van een patiënt.

TotipotentDe bevruchte eicel is totipotent. Vormt zowel de trofo-blast als de vrucht.

TransdifferentiatieZie plasticiteit.

TrofoblastHet weefsel buiten het embryo dat verantwoordelijk isvoor de innesteling en zich ontwikkelt tot de placenta.

UnipotentVermogen van een cel zich uitsluitend te ontwikkelen inéén specifieke richting met vaststaand eindresultaat.

VoorlopercellenIn foetaal of volwassen weefsel: dit zijn deels gedifferen-tieerde cellen die na één of meer delingen gedifferen-tieerde cellen vormen.

WeefselkweekHet vermeerderen van cellen in vitro met behulp vankunstmatige voedingsmiddelen (media).

XenotransplantatieTransplantatie van organen, weefsels of cellen van de enediersoort naar de andere soort.

ZygootCel die is ontstaan door de versmelting van een man-nelijke en een vrouwelijke geslachtscel (zaadcel respec-tievelijk eicel).

KlonerenHet maken van een kloon.

MesenchymNetwerk van embryonaal bindweefsel in het mesoderm,waaruit het latere bindweefsel de bloed- en lymfevatenontstaan.

MesodermDe middelste van de drie kiembladen van het embryo.Deze cellen verschijnen tussen het ectoderm en hetendoderm en vormen het grootste deel van: het cardio-vasculaire systeem, bloedcellen en beenmerg, het skelet,gladde en gestreepte spieren, delen van het voortplanti-ngsapparaat en het uitscheidingssysteem.

MultipotentIn staat zich te differentiëren in veel verschillende (maarniet alle) celtypen.

Neurale stamcelStamcel die in staat is de verschillende celtypen van hetzenuwstelsel te vormen (zenuwcellen of neuronen enhelpercellen: de gliacellen, de astrocyten en de oligo-dendrocyten. Neurale stamcellen zijn te vinden inbepaalde delen van de hersenen.

PartenogeneseOngeslachtelijke voortplanting via de ontwikkeling vanonbevruchte eicellen.

PlasticiteitHet vermogen van een multipotente stamcel om zijn dif-ferentiatieprogramma te veranderen bijvoorbeeld vanbloedcellen naar spiercellen, of van hersencellen naarbloedcellen.

PluripotentVermogen van cellen zich te ontwikkelen tot celtypen vanalle kiembladen (endoderm, ectoderm, mesoderm).

Pre-implantatie embryoHet allervroegste, zich nog vrij bewegende embryo: vanafhet moment van de bevruchting van de eicel tot aan deinnesteling in de baarmoeder.

Reproductief klonerenKloneren met de bedoeling één of meer nakomelingen teverkrijgen die identiek zijn aan een reeds bestaand indi-vidu.

Somatische celElke cel van een plant of dier anders dan de geslachts-cellen of voorlopers hiervan.

Somatische stamcelEen ongedifferentieerde cel in gedifferentieerd weefselvan een volgroeid individu, die zichzelf kan vernieuwenen zich kan differentiëren.

60

LITERATUUR EN WEBSITES

Stem Cells: Scientific Progress and Future ResearchDirectionsNational Institutes of Health Bethesda USA 2001www.nih.gov/news/stemcell/scireport.htm

Stem Cells and the Future of Regenerative MedicineNational Research Council USA 2002 ISBN 0-309-07630-7www.nap.edu

Allemaal KlonenStudie Rathenau Instituut nr 36 1998ISBN 90-5352-4932

Ministerie VWS onder stamcellen, embryowet e.d.www.minvws.nl

Gezondheids Raad: Advies 27 juni 2002-08-09Stamcellen voor Weefselherstel: onderzoek naar therapiemet somatische en embryonale stamcellen www.gr.nl