Versus Tijdschrift voor Fysiotherapie, 21e jrg 2003, no. 5 (pp )

Transcriptie

1 Auteur(s): R. Lulofs Titel: Het oog van Versus 3: De stamcel als hulpverlener Jaargang: 21 Jaartal: 2003 Nummer: 5 Oorspronkelijke paginanummers: Deze online uitgave mag, onder duidelijke bronvermelding, vrij gebruikt worden voor (para-) medische, informatieve en educatieve doeleinden en ander niet-commercieel gebruik. Zonder kosten te downloaden van:

2 Fysiotherapie-gerelateerde berichten uit de media besproken en becommentarieerd Ronald Lulofs, Fysiotherapeut-Manueel therapeut, Particuliere Praktijk, Leidschendam Ronald Lulofs DE STAMCEL ALS HULPVERLENER tamcellen uit beenmerg kunnen ook hersencellen vormen Stamcellen helpen beschadigd hart S Stamcel mens gemanipuleerd Eerste stamcellen gekweekt in Groot Brittannië Dit is een selectie van krantenkoppen zoals die de laatste 4 maanden zijn verschenen over het onderwerp stamcellen. Opvallend hoeveel er over dit fenomeen wordt gepubliceerd zowel in de massamedia als in de wetenschappelijke literatuur. Stamcellen staan wereldwijd enorm in de belangstelling en niet geheel ten onrechte. Als we de diverse publicaties mogen geloven staat er nogal wat te veranderen op medisch gebied de komende jaren. Er lijkt met stamcelonderzoek een ongekend potentieel te zijn aangeboord voor de behandeling van aandoeningen waartegen tot dusverre weinig of niets tegen te doen was, en wie zou daar nu tegen kunnen zijn? In feite wordt er in de geneeskunde al tientallen jaren stamceltherapie toegepast, namelijk bij de behandeling van leukemie. Vroeger noemde men dat beenmergtransplantaties, maar sinds men de stamcellen uit het beenmerg is gaan zuiveren spreekt men van stamceltransplantaties. Hoewel er al vele tienduizenden van zulke stamceltransplantaties over de hele wereld zijn verricht is de toepassing beperkt tot een klein deelgebied van de geneeskunde: de hematologie. De opleving van de interesse in de stamcel is met name ontstaan rond In dat jaar werd een methode ontwikkeld die het mogelijk maakte primitieve cellen uit menselijke embryo=s in grote aantallen te kweken. Daarmee leek een weg te zijn geopend voor de aanmaak op grote schaal van alle mogelijke gespecialiseerde cellen als zenuwcellen, spiercellen etc. Tevens werd rond die tijd de zogenaamde plasticiteit van somatische stamcellen ontdekt. Stamcellen afkomstig uit hersenen blijken in staat bloedcellen te kunnen vormen en bloedstamcellen kunnen in lever- of hartcellen veranderen. Het vooruitzicht van genezing van ziekten als Alzheimer of Parkinson en van hart-, lever-, en nierfalen veroorzaakt groot enthousiasme. Welke soorten stamcellen zijn er? Stamcellen zijn cellen die zich nog niet gespecialiseerd hebben, het zijn bijvoorbeeld nog geen spiercellen of huidcellen of levercellen. Stamcellen bevatten de genetische instructies voor uitgroei in een van de 210 weefsels die het menselijk lichaam kent en kunnen hierdoor ontwikkelen in alle door het lichaam benodigde cellen (1). Men onderscheidt twee typen stamcellen; de zogenaamde embryonale stamcellen en de somatische stamcellen. Embryonale stamcellen zijn pluripotent, dat wil zeggen ze bezitten het vermogen tot bijna alle celtypen te differentiëren. Ze zijn alleen te vinden in vroege embryo s en hebben de potentie om alle weefsels van het volwassen organisme te kunnen vormen. Echte vedetten dus! Helaas zijn ze slechts kort aanwezig in een embryo, namelijk tot enkele dagen na de bevruchting. Als ze in dit stadium uit het embryo gehaald worden en in een speciale kweekvloeistof worden gebracht groeien ze eindeloos door totdat ze een signaal of stimulans krijgen om zich te gaan specialiseren in een ander celtype (1). Deze signalen kunnen onder andere afkomstig zijn van stoffen die aan de kweekvloeistof worden toegevoegd. Een andere mogelijkheid is het transplanteren van deze cellen in een (defect) orgaan van een volwassene. Het omringende (beschadigde) weefsel kan de stamcellen dan het signaal geven zich om te vormen tot de cellen van het benodigde nieuwe weefsel. Embryonale stamcellen kunnen worden verkregen uit bevruchte eicellen die overblijven na in vitro fer-

3 tilisatie (IVF) behandeling. De embryonale stamcel komt bij de zoogdieren en de mens weer voor in tenminste 2 typen. De gewone embryonale stamcellen en de embryonale kiemcellen. Beiden zijn pluripotent. De gewone embryonale stamcellen zijn, zoals gezegd, slechts gedurende een zeer korte periode tijdens de embryonale ontwikkeling aanwezig. Ze bevinden zich, tussen de 4 e en 7 e dag na de bevruchting, in de interne celmassa van de blastocyst. Deze embryonale stamcellen kunnen uit de interne celmassa van de blastocyst worden vrijgemaakt en verder gekweekt in het laboratorium. De embryonale kiemcellen zijn afkomstig uit de geslachtsorganen van een foetus van ongeveer 8 weken oud. Als deze kiemcellen in een vroeg stadium uit de foetus worden genomen en in kweek worden gebracht onder toevoeging van speciale groeifactoren ontstaan er cellen die nauwelijks te onderscheiden zijn van embryonale stamcellen. Ook deze kiemcellen zijn pluripotent. Voordat er bij de mens op grote schaal behandeling met cellen afkomstig van pluripotente stamcellen mogelijk zal zijn, is er nog veel onderzoek nodig, niet alleen naar de beste manieren van toepassing maar ook naar de veiligheidsaspecten. Een van de belangrijkste vragen die opgelost moeten worden betreft de zekerheid dat uitsluitend cellen van het gewenste celtype getransplanteerd worden. Het is natuurlijk niet de bedoeling dat zich bijvoorbeeld bot gaat vormen op een plaats in het lichaam waar alleen hersencellen horen te zitten. Er moet integratie van de nieuwe cellen plaatsvinden op de plaats in het weefsel die hersteld moet worden. Er is dus een specifieke/functionele prikkel nodig voor het ontstaan van de juiste cellen (1). Het tweede type stamcel is de multipotente of somatische stamcel. Deze bevindt zich in de foetus en het volwassen organisme, bijvoorbeeld in beenmerg, ruggemerg, hersenen en vetweefsel. Het differentiatie vermogen van somatische stamcellen is echter minder goed dan dat van embryonale stamcellen. Ze zouden zich slechts in een beperkter aantal celtypen en weefsels kunnen specialiseren. De laatste tijd ontstaan er echter steeds meer aanwijzingen dat bepaalde stamcellen binnen het volwassen individu toch een veelzijdig karakter hebben en wellicht net zo pluripotent zijn als de embryonale stamcellen. Veelbelovende talenten dus! Somatische stamcellen zijn erg belangrijk voor het repareren van weefsels na beschadiging. Voorheen werd ook gedacht dat de volwassen stamcellen niet in staat zouden zijn zich te ontwikkelen tot andere lichaamscellen (1). Er is een verschil tussen de begrippen differentiatie en specialisatie alhoewel ze veelvuldig in de literatuur door elkaar heen worden gebruikt hetgeen wel eens verwarrend kan zijn. Een stamcel kan zich bijvoorbeeld differentiëren tot fibroblast en deze cel is dan weer gespecialiseerd in het maken van collageen bindweefsel. Inmiddels is ontdekt dat bijvoorbeeld bloedstamcellen zich kunnen ontwikkelen tot spieren en zenuwen; spierstamcellen kunnen zich ontwikkelen tot hersencellen. Dat biedt uiteraard enkele voordelen daar men zich kan voorstellen dat lichaamseigen cellen een geringere kans hebben te worden afgestoten door het lichaam. De nieuw ontdekte plasticiteit van somatische stamcellen heeft ook grote praktische implicaties. Zo is daar de hoop dat weefselstamcellen, net als embryonale stamcellen, wellicht bruikbaar zijn voor het herstel van beschadigde weefsel en organen. Indien dit mogelijk is dan zijn er veel minder juridische en ethische problemen te verwachten dan bij het gebruik van embryonale stamcellen. Eigenschappen van stamcellen Stamcellen bezitten langdurig het vermogen zich te reproduceren en zijn in staat uit te groeien tot uiteenlopende celtypes. Het vermeerderen gebeurt via celdeling (proliferatie), een proces dat tijdens de embryonale en foetale groei van het lichaam en in sommige organen en weefsels van het volwassen lichaam (in vivo) op grote schaal plaats vindt. Na de proliferatie begint voor een deel van de stamcellen het proces tot de ontwikkeling naar een bepaald celtype, bijvoorbeeld een lever- of een spiercel, dit noemt men differentiatie (2). Stamcellen verschillen aanzienlijk in het vermogen zich te delen. Dat hangt samen met de soort en met het type stamcel. Terwijl alle types zich in vivo kunnen vermeerderen geldt dat niet voor de stamcellen in laboratoriumsituaties (in vitro) (1). Embryonale stamcellen kunnen in het laboratorium onder bepaalde omstandigheden tot relatief snelle deling worden gebracht. Bij somatische stamcellen is dat in mindere mate mogelijk. Een verschil met andere celtypes is dat het vermogen tot delen bij embryonale stamcellen niet uitgeput lijkt te raken, terwijl in veel andere cellen bij de deling een verkorting optreedt van de chromosomen met als gevolg dat het aantal mogelijke celdelingen eindig is. In de

4 embryonale stamcellen is het enzym telomerase actief waardoor de verkorting van de chromosomen wordt tegengegaan. Het is daardoor theoretisch mogelijk een zeer groot aantal stamcellen te verkrijgen (2). Het differentiëren van stamcellen naar gespecialiseerde celtypes is een ingewikkeld proces. Het overgrote deel van het onderzoek naar dit proces is uitgevoerd met cellen van proefdieren, in het bijzonder van de muis. Bij de differentiatie zijn verscheidene eiwitten betrokken onder andere transcriptiefactoren en eiwitten die de biologische klok van de cel beïnvloeden en daarmee het tempo van de celdeling. Specifieke stimuli De grote vraag op velerlei onderzoeksgebieden zoals stamcelonderzoek maar ook binen bijvoorbeeld de mechanobiologie is dan ook de volgende: wat of welke prikkel stuurt de verschillende processen? Prof.dr.ir. H. Huiskes, hoogleraar Bone Biomechanica, beschrijft in zijn inaugurele rede Challenges in Bone Biomechanics welke stimuli er verantwoordelijk zijn voor de vorming van bijvoorbeeld botweefsel (3). Hij zegt daarover het volgende: de processen die leiden tot botvorming zijn niet uniek. Bot-heling, regeneratie na fracturen, berust op hetzelfde. Nadat osteoblasten het dode bot hebben opgeruimd maken chondrocyten eerst een kraakbenige brug tussen de breukdelen. Hierin zien we dan ook weer zwelling van chondrocyten, mineralisatie, migratie van osteoclasten en osteoblasten in het weefsel en de vorming van botweefsel dat de gebroken delen uiteindelijk vervangt. Er zijn veel aanwijzingen dat dit regeneratieproces wordt beïnvloed door mechanische stimuli. Kortom er is ook een specifieke prikkel nodig voor botvorming net zoals er een specifiek milieu voor de stamcel moet worden gecreëerd voordat deze zich specifiek kan ontwikkelen. Toepassingen in de geneeskunde Therapie door middel van stamcellen wordt door veel onderzoekers beschouwd als het belangrijkste doel van stamcelonderzoek. Daarnaast kan dat onderzoek dienen om meer te weten te komen over het differentiëren van cellen, de embryonale ontwikkeling, en het ontstaan van kanker. Het belang van stamcelonderzoek is dus ruimer dan de ontwikkeling van therapie alleen. Veel onderzoekers verwachten dat stamcellen belangrijke therapeutische mogelijkheden bieden, maar niet dat in vitro de vorming van organen uit stamcellen op korte termijn te verwezenlijken is. Celtherapie zou belangrijk kunnen worden bij brandwonden, botbreuken, spierziekten, hartinfarcten, leveraandoeningen en diabetes. Daarnaast wordt stamceltherapie genoemd bij aandoeningen van het centraal zenuwstelsel zoals, dwarslaesies, multiple sclerose en herseninfarcten. Bij dwarslaesies is de mogelijkheid van een therapie met stamcellen gebaseerd op de gedachte dat het beschadigde weefsel (deels) vervangen zou kunnen worden door nieuwe neurale cellen, die vervolgens als brug dienen voor heruitgroei van de lange zenuwbanen. Tevens wordt celtherapie uitvoerig onderzocht bij neurologische aandoeningen zoals de ziekte van Parkinson. Uit onderzoek van celtransplantaties bij ratten en apen met experimentele hersenlesies is gebleken dat met implantatie van foetale dopamine-producerende cellen het parkinsonistisch gedrag te onderdrukken is. De cellen overleven, groeien in de gastheer en blijven langdurig functioneren (2). Ook bij patiënten met de ziekte van Parkinson is onderzoek gedaan. Verscheidene onderzoekers hebben gunstige effecten vermeld van implantaties van humaan-foetale dopamine producerende cellen op de belangrijkste ziekteverschijnselen, terwijl bijwerkingen uit zouden blijven. Maar de uitkomsten lijken sterk afhankelijk van de toegepaste technieken. In andere onderzoeken zijn juist wel bijwerkingen en weinig gunstige effecten gevonden. Voor en tegen van stamcelonderzoek Het stamcelonderzoek biedt veelbelovende perspectieven voor de preventie en behandeling van ziekten. Tegelijkertijd hebben velen ethische bedenkingen bij stamcelonderzoek. Embryonale stamcellen zijn in staat zich te ontwikkelen tot verschillende cellen met uiteenlopende functies overal in het lichaam. Bovendien is men er in geslaagd ze in het laboratorium te kweken in grote hoeveelheden. Met hun pluripotentie zijn stamcellen mogelijk ideale bondgenoten in de strijd tegen ziekten. Veel ziekten zoals Alzheimer of Parkinson zouden doeltreffend kunnen worden bestreden en daarmee de kwaliteit van het menselijk leven van velen worden verbeterd. Maar ook stamcelonderzoek heeft zijn prijs. Voor deze ontwikkelingen met embryonale stamcellen zijn menselijke embryo=s nodig en dit leidt tot diverse morele vragen. Mag je een menselijk embryo als instrument gebruiken en zo ja onder welke voor-

5 waarden en voor welke doeleinden? Van wie is het embryo? (1) Lastige vragen waar het niet makkelijk is om antwoord op te vinden. Wel kan het gebruik van somatische stamcellen een goed alternatief (gaan) bieden. In het vorige kabinet, Paars 2, was de minister van Volksgezondheid overtuigd van het nut en de noodzaak van stamcelonderzoek. Of de huidige minister van Volksgezondheid dat ook is is niet duidelijk (2). Het mogelijk oplossen dan wel verbeteren van de positie van chronisch zieken is een belangrijk argument voor de voortzetting van stamcelonderzoek. Wellicht is het een uiting van een hoog ontwikkelde cultuur, om juist mensen die getroffen zijn door een dergelijke aandoening en wiens leven voor een groot gedeelte door die aandoening wordt bepaald, te helpen. Mensen hebben, biologisch gezien, een redelijk voorspelbare levensloop, wat inhoudt dat zelfs gezonde mensen uiteindelijk sterven. Het is niet zo dat de medische wetenschap de tijd van leven van mensen onbeperkt kan verlengen. Wel kan het de kwaliteit van leven in een aantal gevallen aanzienlijk verbeteren. De vraag die dan natuurlijk ook weer de kop op steekt is de volgende; wat kost dat? Het laat zich raden dat er aanzienlijke kosten verbonden zijn aan stamcelonderzoek en mocht het in een aantal gevallen leiden tot verbetering dan wel verlenging van het menselijk leven dan zijn daar voor de samenleving ook weer kosten aan verbonden. Hoe ouder de mensen des te meer zorg, bijvoorbeeld fysiotherapie, zal er nodig zijn. Maar slimme rekenmeesters rekenen dan altijd weer voor dat het ook weer inkomsten, bedrijvigheid en economische groei oplevert. De vraag die tevens beantwoord zal moeten worden is de volgende: in hoeverre draagt stamcelonderzoek bij aan een betaalbaar en voor allen toegankelijk systeem van gezondheidszorg. Stamcelonderzoek lijkt een veelbelovende toekomst te hebben en velen zijn bereid om hiervoor diep in de buidel te tasten, maar de vraag rijst natuurlijk: kunnen we in geval van beperkte middelen de gelden niet beter inzetten voor een goede persoonlijke behandeling van ouderen? Aan de andere kant kan het als reëel worden gezien om veel te investeren in onderzoek naar sterk invaliderende aandoeningen omdat het ook juist die aandoeningen zijn die patiënten afhankelijk maken van intensieve en dus kostbare zorg. Als stamceltherapie tot echte verbetering leidt, hoeven we ons over de kosten geen zorgen te maken. Meestal betaalt een effectievere behandeling zichzelf terug en de verwachtingen voor therapieën op basis van stamcellen zijn niet anders. Wellicht dat dàt een argument voor het huidige kabinet kan zijn om stamcelonderzoek te subsidiëren want solidariteit of mededogen met chronisch zieken en gehandicapten zijn voor dit kabinet kennelijk geen argumenten. LITERATUUR 1. Geraedts, J.P.M., Mummery, C.L., Bekkum, et al Stamcellen. Stichting Bio-Wetenschappen en Maatschappij, Den Haag, Knottnerus, J.A. Rapport Advies stamcellen voor weefselherstel. Gezondheidsraad, Den Haag, Huiskes, H.W.J. Challenges in Bone Biomechanics, Inaugurale rede. Technische Universiteit Eindhoven, 2000.