thumb|Een cultuur met geïnduceerde pluripotente stamcellen voor onderzoek Geïnduceerde pluripotente stamcellen (afgekort als iPSC) zijn stamcellen die in het laboratorium uit lichaamscellen worden gemaakt. De iPSC-technologie werd ontwikkeld in 2006, toen de Japanse onderzoeker Shinya Yamanaka ontdekte dat gewone lichaamscellen, zoals fibroblasten, met behulp van vier transcriptiefactoren (Myc, Oct3/4, Sox2 and Klf4) geherprogrammeerd kunnen worden tot pluripotente stamcellen. Voor zijn ontdekking ontving hij in 2012 de Nobelprijs voor de geneeskunde.
Geïnduceerde pluripotente stamcellen hebben het vermogen om zich te differentiëren (specialiseren) tot bijna ieder gewenst celtype van het menselijk lichaam, zoals hartcellen of levercellen. Dit is van grote betekenis voor de regeneratieve geneeskunde en weefseltechnologie, omdat uit deze stamcellen een compleet weefsel kan worden geproduceerd voor medische doeleinden.
IPSC's gedragen zich dus als embryonale stamcellen: ze kunnen uitrijpen tot alle drie de kiembladen. Het isoleren van stamcellen uit menselijke embryo's ligt ethisch zeer gevoelig. Bij geïnduceerde pluripotente stamcellen spelen deze ethische gevoeligheden niet. Met behulp van de iPSC-technologie kunnen bijvoorbeeld weefsels of orgaandelen worden gemaakt die zonder afstotingsgevaar in een patiënt kunnen worden getransplanteerd, aangezien de cellen oorspronkelijk uit de patiënt zelf afkomstig zijn.
Productie thumb|Een kolonie menselijke geïnduceerde pluripotente stamcellen. Rood geeft transcription factor Oct-4 aan, groen het eiwit SSEA4, en blauw de celkernen.
Geïnduceerde pluripotente stamcellen worden geproduceerd door normaal gedifferentieerde somatische cellen, zoals huid- of bloedcellen, terug te programmeren naar een pluripotente toestand. Dit proces van cellular reprogramming werd in 2006 voor het eerst beschreven door Shinya Yamanaka.
In de praktijk begint het proces met het isoleren en kweken van somatische cellen onder gecontroleerde omstandigheden. Vervolgens wordt een specifieke set transcriptiefactoren (OCT4, SOX2, KLF4 en c-MYC) in de cellen geïntroduceerd, vaak door middel van virale vectoren (retrovirussen of lentivirussen), die de genen in het genoom inbouwen. Hoewel dit efficiënt is, is hier risico op insertionele mutagenese. Daarom worden ook andere methoden toegepast, zoals episomale plasmiden of mRNA-gebaseerde technieken, die het genoom niet permanent veranderen.
Na introductie van de factoren ondergaat een klein deel van de cellen een geleidelijke reprogrammering. Dit proces leidt vaak tot celdood; doorgaans wordt minder dan 1% van de cellen succesvol omgezet. De cellen die wel volledig herprogrammeren vormen karakteristieke kolonies met stamcelachtige morfologie. Deze kolonies worden geselecteerd en verder gekweekt om stabiele iPSC-lijnen te maken.
Validatie en beperkingen Om iPSC's voor klinische toepassingen bruikbaar te maken, worden de verkregen cellen uitgebreid gevalideerd. Hierbij wordt onder andere gecontroleerd op de expressie van pluripotentiemarkers, zoals OCT4 en NANOG, en op het vermogen om correct te differentiëren in de drie kiembladen: ectoderm, mesoderm en endoderm. Daarnaast wordt de genetische stabiliteit geëvalueerd, aangezien langdurige kweek en reprogrammering mutaties kunnen introduceren.
Ondanks hun sterke gelijkenis met embryonale stamcellen vertonen iPSC’s vaak variabiliteit tussen verschillende lijnen. Dit kan deels worden verklaard door zogenoemd epigenetisch geheugen, waarbij sporen van de oorspronkelijke celidentiteit behouden blijven. Verder vormt tumorigeniciteit een belangrijk aandachtspunt. Er wordt immers gebruik gemaakt van oncogenen zoals c-MYC.
Zie ook Stamceltherapie Organoïde
Categorie:Biotechnologie