Een hart voor stamcellen. Jean-Luc Rummens 6 januari 2014

Transcriptie

1 Een hart voor stamcellen Jean-Luc Rummens 6 januari 2014

2

3 Jessa onderzoek hersteltherapie voor patiënten met hartfalen na een myocardinfarct

4 het menselijk hart kroonslagader of coronair

5 rechter voorkamer (atrium) rechter kamer (ventrikel) linker voorkamer linker kamer

6

7 het hart en de bloedsomloop

8 myocardinfarct

9 myocardinfarct onomkeerbaar verlies van hartspiercellen! verstopte arterie => tekort => afsterven van weefsel => littekenvorming

10 myocardinfarct

11 myocardinfarct => hartfalen

12 hartfalen => symptomen kortademig en versneld hartritme kuchen en hoesten vochtopstapeling in de weefsels vermoedheid verminderde eetlust braakneigingen verwardheid frekwente opnames in ziekenhuis

13 hartfalen incidentie : 0,1-0,5% per jaar prevalentie : patiënten 1-jaar overlijden = 10-50% voornaamste doodsoorzaak in de westerse wereld

14 Causes of Death in Europe (men) European Cardiovascular Disease Statistics 2012 edition

15 Causes of Death in Europe (Women) European Cardiovascular Disease Statistics 2012 edition

16 16

17 Economic Costs ( thousands) Production losses due to mortality Production losses due to morbidity Informal care Belgium 256, , ,018 EU 12,014,249 5,530,552 22,812,144 European Cardiovascular Disease Statistics 2012 edition World wide 2010 US$ 863 billion 22% 2030 US$ 1,044 billion Bloom et al.the Global Economic Burden of Noncommunicable Diseases (2011, world economic forum) 17

18 veranderen van levensstijl rookstop (rookstoplijn: 0800/111 00; gewichtscontrole beperkt alcohol en caffeïne gebruik vetarm en zoutarm dieet training adhv revalidatieprogramma verminderen van stress

19 medicatie β-blokkers ACE inhibitoren Vasodilatoren Diuretica Bloedverdunners Cholesterol verlagende middelen

20 chirurgie : overbrugging

21 chirurgie : kunstpomp (Li-ventrikel) LVAD

22 chirurgie : harttransplantatie

23 ideale therapie voor hartfalen? vervangen van dood weefsel hartfunctie herstellen STAMCELLEN!?

24

25 stamcellen!? STAMCELLEN - bestaan ze? - wat zijn ze (definitie, kenmerken)? - wat doen ze?

26 hallo, ik ben het geknipt bewijs dat stamcellen bestaan!

27

28 stamcellen : definitie 1. zijn onrijp, niet gespecialiseerd 2. kunnen delen (prolifereren) en zichzelf vernieuwen voor zeer lange tijd 3. groeien uit tot rijpe, gespecialiseerde cellen (differentiëren) stemcells.nih.gov

29 delen zelfvernieuwing uitgroeien

30 zelfvernieuwing cytokines groeifactoren hormonen uitgroeien

31 stamcellen : soorten 4embryonaal 4foetaal 4navelstrengbloed 4volwassen

32

33 volwassen stamcellen 1. zijn nog onrijp en niet uitgegroeid 2. bevinden zich tussen de rijpe cellen van weefsels of organen (na de geboorte) 3. kunnen zichzelf vernieuwen 4. kunnen uitgroeien tot rijpe cellen onderhoud en herstel van het weefsel waarin ze zich bevinden stemcells.nih.gov

34 volwassen stamcellen klinisch gebruik? in Jessazh sinds 1995 autoloog allogeen behandeling van bepaalde bloedziekten

35

36 perifeer bloed

37 rode bloedcellen

38 witte bloedcellen

39 bloedplaatjes

40

41

42 BLOED is een ORGAAN 8opgebouwd uit CELLEN 8opgelost in een VLOEISTOF

43 BLOED is een ORGAAN 8opgebouwd uit CELLEN ongedifferentieerd = onrijp, moedercellen of stamcellen = bloedvormende organen bv. beenmerg, milt, klier gedifferentieerd = rijp = perifeer bloed, klier

44

45

46

47 invriezen van stamcellen

48 weefselbank voor hematopoietische stamcellen Jessa ziekenhuis Hasselt FAGG / JACIE

49 intensieve hematologie

50 stamcellen!? STAMCELLEN bestaan ze? wat zijn ze (definitie,kenmerken)? wat doen ze?

51 ideale therapie voor myocardinfarct? vervangen van dood weefsel hartfunctie herstellen STAMCELLEN!?

52 Jessa Phase I clinical trial: Chronic heart failure 40 ml After ON incubation

53 beenmergafname prikken t.h.v. de heupkam +/- 120 ml

54 beenmergafname

55 isolatie beenmergstamcellen

56 isolatie beenmergstamcellen beenmerg staal Ficoll Plasma MNC + SC Ficoll RBC en granulo s

57 isolatie beenmergstamcellen Plasma Beenmerg staal MNC+SC Ficoll RBC en granulocyten

58

59 gebeurt er iets? A B voor

60 gebeurt er iets JA! voor na

61 Recovery of Regional but Not Global Contractile Function by the Direct Intramyocardial Autologous Bone Marrow Transplantation Results From a Randomized Controlled Clinical Trial Marc Hendrikx, MD, PhD, FETCS; Karen Hensen, PhD; Christel Clijsters, BSc; Hanne Jongen, BSc; Remco Koninckx, MSc; Eric Bijnens, MD; Michel Ingels, MD; Axel Jacobs, MD; Robert Geukens, MD; Paul Dendale, MD, PhD; Johan Vijgen, MD; Dagmara Dilling, MD; Paul Steels, MD; Urbain Mees, MD, FETCS; Jean-Luc Rummens MD Circulation. 2006; 114 [suppl I]:I-101-I-107

62 wat gebeurt er???? celproces in het hart = BLACK BOX!

63 terug naar het laboratorium neonatale ratjes (dag 0- dag 4)

64 besluit!!!! beenmergstamcellen kunnen niet differentiëren tot functionele cardiomyocyten verbetering te wijten aan paracrien effect van beenmergstamcellen op endogeen herstelmechanisme

65 Human bone marrow stem cells co-cultured with neonatal rat cardiomyocytes display limited cardiomyogenic plasticity Remco Koninckx ab ; Karen Hensen a ; Annick Daniëls a ; Marjan Moreels c ; Ivo Lambrichts c ; Hanne Jongen a ; Christel Clijsters a ; Urbain Mees d ; Paul Steels b ; Marc Hendrikx bd ; Jean-Luc Rummens ab a Laboratory of Experimental Hematology, Virga Jesse Hospital, Hasselt, Belgium b Laboratory of Physiology, Faculty of Medicine and School of Life Sciences, Hasselt University, Biomedical Research Institute and Transnational University Limburg, Diepenbeek, Belgium c Laboratory of Histology, School of Life Sciences, Hasselt University, Biomedical Research Institute and Transnational University Limburg, Diepenbeek, Belgium d Department of Cardiothoracic Surgery, Virga Jesse Hospital, Hasselt, Belgium first published : 22 June CYTOTHERAPY

66 zijn er stamcellen in het hart? Ja! Messina et al. : cardiosphere derived cells (CDC) Anversa et al. : c-kit+ CSC

67 cardiale stamcellen (CSC) cardiale stamcellen voorgeprogrammeerd naar hartspiercellen moeilijker te isoleren

68 isolatie van hartstamcellen : nadelen c-kit + CSCs : isolatietechniek laat geen verder klinisch gebruik toe delen niet goed (lage proliferatie) niet altijd echte stamcellen (contaminatie met wbc) CDCs: zeer arbeidsintensieve techniek (meerdere stappen) steeds wisselende kweekomstandigheden is er een andere techniek mogelijk?

69 isolatie van hartstamcellen isolatie uit hartoor zowel bij proefdieren als bij de mens

70 isolatie van hartstamcellen met nieuwe techniek (enzymatisch) Dissociation with collagenase type II Single cells ALDEFLUOR CSC CSC

71 nieuwe techniek => nieuw stamceltype! Cardiac Atrial Appendage Stem Cells (CASCs) 0,9±0,8% Single cell suspension of human heart auricle Aldefluor ± per isolation (n=90) DEAB

72 Cardiac Atrial Appendage Stem Cell (CASCs)

73 terug naar het laboratorium neonatale ratjes (dag 0- dag 4)

74 laboratoriumonderzoek CASCs zelfvernieuwing & delen

75 van hartstamcel (CASC) naar kloppende hartspiercel TnT DAPI GFP TnT Merge 630x 630x 630x 630x TnI DAPI GFP TnI Merge 630x 630x 630x 630x

76 van hartstamcel (CASC) naar kloppende hartspiercel Inward calcium current Inward sodium current

77 GFP labelled CASCs

78 Cardiac Atrial Appendage Stem Cells (CASCs) : voordelen +++ homogene populatie cardiale stamcellen geïsoleerd uit het menselijk hartoor enzymatische techniek => klinisch gebruik zeer gemakkelijk te isoleren vlot op te kweken in het lab snel grote hoeveelheden rijpen uit tot actief kloppende hartspiercellen expressie van ctnt and ctni ionenstromen en trage actie potentialen

79 van het laboratorium naar de proefdieren (Göttingen minipig)

80 The Göttingen minipig infarction model zeer eenvoudig om mee te werken: grootte, karakter, sociaal, enkel voor onderzoek, geen ethische problemen homogene genetische afkomst gezondheidscertificaat cardiovasculairstelsel zeer gelijkend op dat van mensen

81 The Göttingen Minipig Infarction Model: Methode 2 uur LAD afsluiting 81

82 The Preclinical Protocol -2 Months Mini-thoracotomy, isolation, ex vivo expansion of porcine CASCs 0 day Infarct induction and autologous transplantation of porcine CASCs 2 Months MRI to evaluate cardiac function Baseline MRI of every pig Day 2 MRI to determine infarct size and loss of cardiac function 4 months MRI to evaluate cardiac function and excision of the heart for histology

83 monitoring minipigs 83

84 in vivo differentiatie van CASCs naar hartspiercellen GFP/Troponin T/Dapi

85

86 The Cardiac Atrial Appendage Stem Cell een nieuwe kandidaat voor hartherstel

87 The Cardiac Atrial Appendage Stem Cell wanneer toepassing bij de mens?

88 Jessa onderzoek na de CASC s Study of paracrine mechanisms for myocardial regeneration In vivo myocardial regeneration of CASCs Study of multipotent character of CASCs and their behavior in ischemic conditions. Study of activation of the endogeneous heart repair and repression of fibrosis.

89 migratie van de CASCs

90 PDGF-AA is belangrijk! Mesenchymal Stem Cell Secreted Platelet Derived Growth Factor Exerts a Pro-Migratory Effect on Resident Cardiac Atrial Appendage Stem Cells Severina Windmolders a,b, Astrid De Boeck c,1, Remco Koninckx a,b, Annick Daniëls a, Olivier De Wever c, Marc Bracke c, Marc Hendrikx b,d, Karen Hensen a,b, Jean-Luc Rummens a,b

91 gebeurt er iets JA! A B voor C D na

92 Jessa onderzoeksteam M Hendrikx, JL Rummens, A Daniels, K Hensen, L Willems, S Windmolders, R Koninckx, Y Fanton, B Robic

93 Anesthesisten Jessa - Jasperina Dubois - Luc Jamaer Radiologen Jessa - Eric Bijnens

94 HARTELIJK DANK VOOR UW AANDACHT!

95 95