Stamceltherapie is een onderdeel van regeneratieve geneeskunde en kan gezien worden als een nieuwe tak in de medische therapeutische benadering van ziekten en traumata waarbij de basis idee bestaat uit de transplantatie van - al dan niet gedifferentieerde - stamcellen ter vervanging van afwezige of defecte cellen, weefsels of organen.
De stamceltherapie is benaderbaar vanuit vele gezichtspunten, zowel wat herkomst als wat bestemming van de stamcellen betreft. Onder stamcellen verstaan we meestal pluripotente cellen.
Deze cellen kunnen ook genetisch identiek gemaakt worden aan de cellen van de patiënt, door nucleaire transfer, men spreekt dan van therapeutisch klonen.
De stamcellen die gebruikt worden kunnen van drie verschillende locaties afkomstig zijn: Autoloog: de stamcellen zijn afkomstig van de patiënt zelf, ze kunnen bijvoorbeeld uit het beenmerg geoogst worden Allogeen: stamcellen zijn afkomstig van een andere mens, of bij proefdieren, van een ander dier van dezelfde soort Xenogeen: stamcellen afkomstig van een andere diersoort. Zo spreekt men van een xenogene transplantatie wanneer menselijke stamcellen bij een proefdier worden ingebracht.
Oorsprong van stamcellen Beenmerg Het merendeel van de stamcellen in een volwassen lichaam zijn terug te vinden in het beenmerg. Stamcellen doen in een volwassen lichaam zeer uitzonderlijk aan regeneratie. Hierbij migreren zij vanuit het beenmerg via de bloedbaan naar de gewenste locatie om zich daar om te vormen tot het juiste celtype en zich te integreren. Het verloop van dit proces is het onderwerp van een aantal veelbelovende onderzoeken, dewelke meer inzicht kunnen bieden in het ontstaan en onderhoud van het lichaam. Een punctie van het beenmerg was gedurende jaren de enige mogelijkheid om stamcellen te verzamelen, gelukkig zijn recent andere mogelijkheden aan het licht gekomen.
Bloed Het bloed bevat in principe amper stamcellen. Door toediening van groeifactoren uit het beenmerg, kunnen stamcellen echter overtuigd worden om zich in de bloedbaan te begeven. Op die manier is het toch mogelijk om bij bloedafname een aanzienlijke hoeveelheid stamcellen te kunnen verkrijgen.
Navelstrengbloed Een embryo heeft veel meer stamcellen dan een volwassen lichaam, omdat de weefsels zich nog volop aan het ontwikkelen zijn. Kind en moeder wisselen tijdens de zwangerschap voedingsstoffen uit via de navelstreng, die verbonden is met de placenta. Op het ogenblik dat de navelstreng wordt doorgeknipt, bevindt er zich dus embryonaal bloed in de navelstreng dat rijk is aan embryonale stamcellen. Dit bloed kan, mits akkoord van beide ouders, gedoneerd worden aan een navelstrengbloedbank voor wetenschappelijk onderzoek. De procedure is ongevaarlijk voor het kind, pijnloos voor de moeder en volkomen gratis.
Amniotische epitheliale stamcellen Er zijn verschillende onderzoeken uitgevoerd naar de potentiële voordelen van het gebruik van amniotische epitheliale stamcellen in verschillende delen van het lichaam. Een mogelijk gebruik van deze cellen omvat stamceltherapieën gericht op het verminderen van ontstekingen en littekens.
Gelei van Wharton Stamcellen in de gelei van Wharton kunnen worden geëxtraheerd, gekweekt en aangezet om te differentiëren tot volwassen celtypen zoals zenuwcellen.
De gelei van Wharton is daarom een potentiële bron van volwassen stamcellen.
Volwassen organen De meeste organen bezitten in hun weefsels een plaatselijke populatie van stamcellen. Deze stamcellen kunnen zich omvormen tot de nodige cellen van het desbetreffende orgaan, wanneer er beschadiging optreedt. Hoeveel cellen er zo aanwezig zijn en op welke prikkels ze reageren wordt momenteel nog onderzocht.
Voorbeelden van mogelijke bestemming van stamcellen β-cellen bij diabetes mellitus Huidtransplantaten bij grote derdegraads brandwonden Levercellen bij cirrose Neuronen bij de ziekte van Alzheimer ... bij de ziekte van Parkinson ... bij herseninfarct Dystrofine-eiwit bij duchennespierdystrofie Hartspiercellen of vasculaire groeifactoren bij myocardinfarct Beenmergcellen bij leukemie ... bij amyotrofe laterale sclerose (ALS) ... bij multipele sclerose ... bij lupus erythematodes (auto-immuunziekte) ... bij ruggenmergletsels Reconstructie van geamputeerde ledematen Herstellen doofheid door nieuwe gehoorcellen. Herstellen van beschadigde weefsels zonder littekenvorming Behandeling van auto-immuunziekten GVHD (graft-versus-hostreactie) vanwege hun immuunregulerende eigenschappen.
Verloop van stamceltherapie Injectie met stamcellen Hierbij wordt er gebruikgemaakt van een externe voedingsbodem om de cellen buiten het lichaam te manipuleren. Stamcellen worden eerst geëxtraheerd, bijvoorbeeld uit het beenmerg, om ze verder te laten groeien op een kunstmatige voedingsbodem. In een tweede fase worden aan de voedingsbodem groeifactoren en cytokines toegevoegd die ervoor zorgen dat de stamcellen zich zullen omvormen tot functionele cellen, bijvoorbeeld hartspiercellen. De verkregen cellen worden nadien weer aan de patiënt toegediend ofwel via de bloedbaan, ofwel rechtstreeks in het gewenste weefsel.
Opzetten van stamcellijnen Men oogst stamcellen (bijvoorbeeld embryonale) die men onder andere met behulp van enzymen vrijprepareert uit een blastocyste. Deze blastocysten zijn overblijfselen van ivf-behandelingen die na schriftelijke toestemming van beide ouders gebruikt mogen worden voor wetenschappelijk onderzoek.
Het cultiveren (telen of verveelvuldigen) van deze cellen doet men door deze cellen op een speciale voedingsbodem, feeder-layers, te enten (aan te brengen) en door deze onder de juiste omstandigheden te brengen, gaan de cellen zich vermenigvuldigen. Het is de bedoeling dat er geen spontane niet-gecontroleerde differentiaties van deze cellen optreden, dus dat ze ongedifferentieerd blijven tijdens het cultiveringsproces. Embryonale muizenstamcellen kunnen vrij gemakkelijk ongedifferentieerd in kweek worden gehouden door het toevoegen van LIF (leukemia inhibite factor). Voor humane embryonale stamcellijnen is dit een stuk complexer; de cellen hebben een hulpfactor nodig die actief wordt aangemaakt door fibroblasten (zogenaamde feeder cellen).
De problemen die men moet trotseren bij het werken met humane embryonale stamcellen zijn onder andere het vinden van het juiste voedingsmilieu voor deze cellen, het vermijden van contaminatie van de cellijnen door deze voedingsbodems (bijvoorbeeld muizenbindweefsel feederlayer), het afstellen van de juiste groei- en andere factoren voor het aanzetten tot prolifereren (vermenigvuldigen) van de cellen en het correct "enten" van deze proliferaties op nieuwe bodems. Het vermijden van differentiaties en het streven naar stabiele enten, waarbij er geen of weinig mutaties optreden tijdens het proces van proliferatie. Recentelijk zijn er in het Utrechtse Hubrecht laboratorium enkele Nederlandse lijnen geïsoleerd. Naar schatting zijn er momenteel wereldwijd ongeveer 300 stamcellijnen geïsoleerd, maar slechts een klein gedeelte hiervan is volledig gekarakteriseerd. Het in Singapore gevestigde ES cell international heeft recentelijk bekendgemaakt dat er nu voor het eerst stamcellijnen zijn geïsoleerd onder condities die een klinische toepassing mogelijk maken.
Differentiëren van stamcellen naar cellen, weefsels of organen Na het cultiveren van humane stamcellijnen kan men overgaan tot het differentiëren van deze stamcellen naar cellen, weefsels of organen met de gewenste histologie. Hierbij is het belangrijk dat de differentiatie op een gecontroleerde manier gebeurt en moeten spontane woekeringen of instabiele of verkeerde differentiaties verhinderd worden. Bijvoorbeeld bij het spontaan differentiëren van embryonale stamcellen uit blastocysten ontstaan er embryoid bodies. Uit de kloneringsexperimenten blijkt dat, na het plaatsen van een pluripotente cel in het inwendige milieu van een (ontruimde) eicel, deze zich kan differentiëren tot een embryo. Hetgeen eigenlijk als een summum van stamceldifferentiatie kan beschouwd worden: het differentiëren tot een geheel van orgaansystemen.
Transplantatie Afhankelijk van de oorsprong van de stamcellen zal er een auto- of een allotransplantatie gebeuren. Dit is het inbrengen van de stamcellen op de plaats van het beschadigde of afwezige weefsel. Bij een autotransplantatie gaat het om stamcellen afkomstig van de patiënt zelf. Deze kan men verkrijgen door therapeutisch kloneren of het gebruik van adulte stamcellen. Bij een allotransplantatie gaat het om stamcellen die van een andere persoon (of dier) afkomstig zijn. In de eerste situatie zullen er geen afstotingsverschijnselen zijn, omdat het om lichaamseigen materiaal gaat. In de tweede situatie kan het nodig zijn om immunosuppresiva te gebruiken om de afstotingsverschijnselen tegen te houden. Stamcellen beschikken over de gave om zelf, na transplantatie bij de patiënt, aan te leggen op de plaats waar er hulp nodig is.
Resultaten Eerste experimenten met betrekking tot stamceltherapie wijzen in positieve richting wat de slaagkansen van deze nieuwe vorm van therapie betreft. Zo ziet men reeds een herstel van chronisch ischemisch myocardweefsel na myocardinfarct nadat men circa 25,5 × 106 ongedifferentieerde mononucleaire beenmergstamcellen transendocardiaal autotransplanteerde op de plaatsen waar zich hibernerende myocardcellen bevonden.Perin E, Dohmann H, Radovan Borojevic, Silva S, et al. Transendocardial, Autologous Bone Marrow Cell Transplantation for Severe, Chronic Ischemic Heart Failure. Circulation. 2003; 107: 2294. En hoewel uit onderzoek reeds is gebleken dat pluripotente stamcellen in staat zijn zich te differentiëren tot cardiomyocyten en endotheliale cellen, lijkt het er in dit experiment echter op dat het injecteren van de mononucleaire beenmergstamcellen eerder heeft bijgedragen tot de angio(neo)genese (vorming van nieuwe bloedvaten).Orlic D, Kajstura J, Chimenti S, et al. Bone marrow cells regenerate infarcted myocardium. Nature. 2001; 410: 701-705. Beenmergcelcomponenten secerneren immers een gamma aan cytokines, fibroblast groeifactoren en vasculaire endotheliale groeifactoren die allen bijdragen tot het natuurlijke proces van angiogenese.Bikfalvi A, Han ZC. Angiogenic factors are hematopoietic factors and vice versa. Leukemia. 1994; 8: 523-529 Toch moet er nog steeds voorzichtig worden omgesprongen met deze resultaten. Niet alle resultaten uit dierproeven zijn zonder meer te vertalen naar toepassingen op de mens, tevens tonen niet alle studies een immer positief beeld. Zo kan het gebeuren dat toediening van groeifactoren geen effect teweegbrengtNorol F., Bonnet N., Peinnequin A., GFP-transduced CD34+ and Lin- CD34- hematopoietic stem cells did not adopt a cardiac phenotype in a nonhuman model of myocardial infarct. Experimental hematology 2007; 35(4): 653-61 of dat tumorvorming gestimuleerd wordtJeong J-O., Han W., Kim J-M., et al., Malignant tumor formation after transplantation of short-term cultured bone marrow mesenchymal stem cells in experimental infarction and diabetic neuropathy. Circulation research 2011; 108: 1340-1347. Verder onderzoek blijft dus nodig om een beter inzicht te verwerven in de stamcelbiologie.