LESPAKKET : STAMCELLEN DEFINITIE VAN STAMCELLEN Een stamcel is een cel die zichzelf kan vermenigvuldigen en daarnaast nog in staat is zich om te vormen (= te differentiëren) naar één of meer gespecialiseerde celtypes Drie eigenschappen zijn nodig om het onderscheid te maken tussen een stamcel en een rijpe, volledig gespecialiseerde cel: de nietdifferentiatie,de proliferatie en de herstel functie. Niet-differentiatie: De meeste gewone cellen van het lichaam hebben een bepaalde specifieke taak. Er is dus sprake van een sterke differentiatie. Cellen van huid, organen, bloed, enz. zijn alleen geschikt om hun heel specifieke functie uit te voeren en kunnen niet de taken van andere cellen overnemen. De volledige informatie van het genetisch materiaal of DNA van de volledige persoon bevindt zich in elke celkern. Door methylgroepen (-CH3) op de corresponderende genen te plaatsen wordt de informatie over andere functies afgesloten en wordt de cel gespecialiseerd voor een bepaalde functie en dus gedifferentieerd. Deze specialisatie van de cel of differentiatie is in principe onomkeerbaar. De stamcel is niet gedifferentieerd en heeft het vermogen om bepaalde celtypes aan te maken en daarnaast ook om zichzelf te reproduceren. Proliferatie: Een gewone cel vermenigvuldigt zichzelf zelden of nooit. Daartegenover kan een stamcel zichzelf over lange termijn hernieuwen door te delen. In wetenschappelijke termen heet dit: self-renewal. Een stamcel kan zich ook zeer snel vermenigvuldigen en dit zonder aantoonbare veroudering dank zij haar bijzondere telomeren. Bij deling van een stamcel, behoudt de stamcel haar eigenschappen en tegelijk is de stamcel in staat om meer gespecialiseerde dochter-cellen aan te maken. Onder normale omstandigheden of mits een aangepast signaal zal een stamcel differentiëren in de verschillende celtypes die het organisme vormen. Stamcellen ontwikkelen zich tot volwassen cellen met gespecialiseerde functies, zoals bijvoorbeeld hart-, huid- en zenuwcellen. Stamcellen komen voor in alle meercellige organismes. Er zijn ook voorbeelden in het plantenrijk te vinden. 1
Functie= herstel: Men stelde vast dat kankercellen erin slagen om de methylgroepen te verwijderen in de celkern waardoor de cellen vernieuwde delingscapaciteit krijgen. De capaciteit tot differentiëren gaat evenwel vaak bij kankercellen verloren. Een belangrijk verschil tussen kankercellen en stamcellen is dus de capaciteit van stamcellen om een orgaan of weefsel correct te herstellen, daar waar kankercellen zich ongebreideld (zonder respect voor de grenzen met andere weefsels) en nutteloos/inefficiënt vermenigvuldigen. SOORTEN STAMCELLEN De soorten stamcellen worden bepaald volgens de bron (= in welk ontwikkelingsstadium van de mens gepreleveerd) en volgens de potentie (in welke cellen kan deze stamcel zich nog ontwikkelen). VOLGENS BRON: waar heeft men de stamcel gehaald? Embryonale en volwassen stamcellen Embryonale stamcellen zijn stamcellen die afgenomen of gepreleveerd worden tussen de initiële fase van de bevruchte eicel, ook zygote genaamd, dit is direct na de versmelting van een eicel en een zaadcel, tot en met het ontwikkelingsstadium van blastula of blastocyst. Na het samensmelten van de eicel en de zaadcel, zal de bevruchte eicel zich delen, eerst tot twee dochtercellen, dan tot vier, acht, zestien cellen enz. Dit vroege stadium van het embryo, tot vier dagen na de bevruchting en tot een aantal van 64 à 128 cellen, heet morula omdat het lijkt op een moerbei. Een embryonale stamcel uit deze fase wordt dus binnen de 4 dagen na de bevruchting afgenomen. Na de morula fase bereikt men het stadium van de blastocyst. Vanaf de vijfde dag na de bevruchting leiden de opeenvolgende delingen tot een embryo dat de vorm van een hol balletje heeft, blastocyst genoemd (Griekse woord BLASTOS=kiem). De allereerste ontwikkelingsverschillen tussen de cellen zijn hier reeds aanwezig: het embryo bevat vanaf dit stadium drie kiem lagen die elk aan de basis liggen van de vorming van een verschillend soort weefsel. Stamcellen gepreleveerd uit dit stadium worden uit de binnenste celmassa (in het Engels inner cell mass ) van de blastocyst gehaald en in kweek gebracht. Embryonale stamcellen worden ook aangeduid als ESC-cellen (=embryonal stem cell). 2
Volwassen stamcellen zijn stamcellen die reeds een differentiatie kennen. Na het stadium van morula en blastocyst zijn stamcellen immers reeds meer in één bepaalde richting geëvolueerd. Deze benoeming wijst dus niet op een cel uit het lichaam van een volwassene, maar op het feit dat deze stamcellen niet meer in staat zijn om alle celtypes aan te maken. Het zijn dus eerder niet-embryonale stamcellen en deze volwassen stamcellen worden in diverse weefsels aangetroffen, zowel in de foetus, de pasgeborene, het kind en de volwassene. Volwassen stamcellen zijn eerder zeldzaam in een volwassen persoon en dus moeilijk te identificeren. Volwassen stamcellen kan men theoretisch terugvinden zowel in weefsels met een snelle vernieuwingscyclus als in weefsels met een trage vernieuwingscyclus. In drie soorten weefsels die snel vernieuwen zijn volwassen stamcellen ondertussen reeds aangetroffen, namelijk in de epidermis (huid), in het darmweefsel en in het beenmerg. In weefsels met een trage vernieuwingscyclus zijn er ook stamcellen maar die zijn veel moeilijker te lokaliseren. Voorbeelden zijn spier- en leverstamcellen. In de hersenen heeft men ook stamcellen gevonden. Onderzoek richt zich momenteel naar stamcellen in tandpulp, cornea en retina. Volwassen stamcellen zijn moeilijk te identificeren want zij kunnen slechts als stamcel geïdentificeerd worden door aan te tonen dat ze proliferatie en differentiatie eigenschappen bezitten. Verder kan men volwassen stamcellen niet onderscheiden van de andere cellen van het weefsel. VOLGENS POTENTIE: tot welke cellen kan deze stamcel zich nog ontwikkelen? Het onderscheid volgens potentie zal weergeven welke evoluties men kan verwachten van de stamcel. Er zijn drie soorten: totipotent, pluripotent en multipotent. De eicel heeft de kracht of potentie om zich te ontwikkelen tot een volledig mens na de bevruchting. Dit betekent dat de bevruchte eicel totipotent is: een volledig individu kan zich uit deze cel ontwikkelen. Ook na de eerste delingen behoudt elke cel haar totipotent karakter. Een voorbeeld is de een-eiïge tweeling: de eicel deelt zich en de twee onderdelen gaan zich apart verder ontwikkelen tot een genetisch identieke tweeling. Uit de eerste splitsingen van de bevruchte eicel kunnen elk van deze cellen op zich tot een nieuw mens leiden. Dit is echter slechts mogelijk tot de splitsing in 8 cellen. Elke cel heeft nog de volle mogelijkheid (=potentie) om elke soort (=toti) menselijk weefsel aan te maken. 3
Na deze fase worden de stamcellen iets specifieker. De stamcellen die gepreleveerd worden uit de blastocyst kunnen niet langer een volledig individu voortbrengen. Zij zijn pluripotent : alle soorten cellen kunnen uit de stamcel voortkomen, maar niet langer een volledig levend wezen. Immers deze stamcellen hebben al een kleine differentiatie ondergaan. Toch kunnen deze pluripotente stamcellen tot één van de meer dan 200 beschreven soorten menselijke cellen uitgroeien mits voldoende en specifieke stimulatie. De mogelijkheden van de drie types kiemweefsels zijn immers nog allemaal aanwezig (mesoderm, endoderm en ectoderm). Volwassen stamcellen zijn niet totipotent (er kan geen volledig individu uit groeien) en niet pluripotent (de drie soorten kiemweefseltypes kunnen niet langer gevormd worden) maar zijn wel multipotent.deze stamcellen produceren een bepaald type weefsel en tegelijk hebben ze de capaciteit tot voortdurende zelfvernieuwing. Ondanks het feit dat ze diverse celtypes maken, blijven deze allemaal binnen één familietype. Zo zullen hematopoïetische stamcellen (dit zijn stamcellen uit beenmerg) kunnen uitgroeien tot rode bloedcellen, bloedplaatjes, witte bloedcellen en macrofage cellen, maar nooit tot bijv. spiercel of zenuwcel. Bepaalde stamcellen zijn slechts unipotent en kunnen slechts één soort cel aanmaken. Dit is bijvoorbeeld het geval voor huid-, lever- en darmcellen. EICEL (ovula, oöcyt) Nu bekijken we meer in detail de verschillende stadia van ontwikkeling van eicel tot volwassen individu. De stamcellen die worden afgenomen in een bepaald stadium van ontwikkeling hebben specifieke eigenschappen, met name voor- en nadelen, die hun toepassing zal beïnvloeden. De eerste categorie van stamcellen is de oerstamcel, namelijk de eicel. Elke vrouw met gezond reproductief systeem is geboren met een aantal (potentiële) eicellen in haar eierstokken. Eicellen groeien in de eierstokken en naarmate ze rijper worden, bewegen ze met het zakje of follikel waarin ze gewikkeld zijn naar de oppervlakte van de eierstok. Normaal komt er één eicel in zijn follikel per maand tot volledige rijping. De follikel barst en de eicel valt in het trechtervormige uiteinde van de eileider: men spreekt over de eisprong en dit gebeurt ongeveer 14 dagen na het begin van de laatste maandstonden. Om de eicellen in vivo te kunnen onderzoeken, worden eicellen zogenaamd geplukt en geoogst. Dit is een invasieve medische procedure, d.w.z. er is een ernstige medische ingreep voor nodig. De vrouw of het meisje zal hormonaal gestimuleerd worden zodat haar lichaam meerdere follikels met eicellen tegelijk aanmaakt. De lichaamseigen hormonale productie van de hypofyse wordt hiervoor eerst 4
stilgelegd en de aanmaak van eicellen door de eierstokken wordt via voorgeschreven lichaamsvreemde hormonen gestimuleerd. Zodra er voldoende follikels aanwezig zijn (via vaginale echografie waargenomen), wordt de rijping en de afstoting gestimuleerd door andere hormonen. Zo wordt de afname van een tiental of meer eicellen per stimulatieprocedure mogelijk. Zowel de voorafgaande behandeling van de vrouw-eiceldonor als de eicelafname zelf kunnen medische verwikkelingen veroorzaken, zoals het hyperstimulatie syndroom, bloeding- of infectierisico s. Het afnemen van eicellen is een tijdrovende procedure met dwingende afspraken en nogal wat ongemakken. Er wordt gerekend dat dit meer dan 60 uren medische interventies kost, gespreid over meerdere weken. De meeste eicelafnames gebeuren in de context van in vitro fertilisatie of afgekort IVF (kinderwens maar fertiliteitsproblemen: zie ook hoofdstuk over fertiliteit). Deze techniek bestaat reeds ongeveer 30 jaar. Evenwel zijn de risico s op lange termijn van deze kunstmatige hormonale stimulatie van eierstokken nog niet volledig in kaart gebracht. Hyperstimulatie (ovarian hyperstimulation syndrome) bij het toedienen van de hormonen is mogelijk en het is moeilijk voorspelbaar of men hierop kans maakt. Symptomen bij hyperstimulatie zijn divers en gaan van misselijkheid tot zware complicaties zoals thrombose of overlijden. Zware complicaties zijn evenwel zeldzaam, minder dan 1%. Ook werden latere stoornissen in de vruchtbaarheid bij de vrouw-eiceldonor gesignaleerd en de risico s hierop dienen verder onderzocht. De overtollige eicellen, die niet gebruikt worden om de kinderwens te vervullen, worden daarnaast ook gebruikt voor onderzoek. De aanmaak van cellijnen, maar ook het therapeutisch klonen vereisen veel eicellen. Het klonen bestaat uit de vervanging van de nucleus of celkern van de eicel met kernmateriaal (of celkern of nucleus) van een te behandelen patiënt. De eicel met het kernmateriaal van de patiënt wordt daarna gestimuleerd tot deling en zal zich ontwikkelen tot blastocyst. In dat stadium zullen de embryonale stamcellen (die volledig compatibel zijn met de patiënt) weggenomen worden, in cultuur gezet en eventueel gebruikt worden voor celtherapie (zie: hoofdstuk andere toepassingen). MORULA In de morula fase ondergaat de bevruchte eicel haar eerste delingen. De bevruchte eicel splitst in twee, dan in vier, etc.. Deze cellen worden ook blastomeren genoemd. Wanneer de bevruchte eicel zich in twee splitst en de twee cellen zich afzonderlijk gaan ontwikkelen, dan worden dit ééneiige tweelingen. 5
De eigenschappen van deze morula zijn immers dat elke cel die bij de splitsing wordt aangemaakt tot een volledig individu kan evolueren. Deze cellen zijn totipotent. Het is ook mogelijk één cel af te nemen van de morula zonder de groei naar foetus en kind te beïnvloeden. De verdere ontwikkeling van het embryo blijft mogelijk. Bij IVF (in vitro fertilisatie) kan men van de morula één cel afnemen en er een diagnostiek op uitvoeren. Dit betekent dat men kan testen of genetisch overdraagbare ziektes of gewenste bloedcompatibiliteit aanwezig zijn. Hierna is het mogelijk via in vitro fertilisatie alleen deze geselecteerde embryo s in te planten. Een voorbeeld hiervan is de saviour baby : via IVF wordt een baby aangemaakt met overeenstemmende bloedcompatibiliteit voor een door leukemie aangetast broertje of zusje. Deze baby wordt een geschikte donor voor het zieke broertje of zusje. Onmiddellijk bij de geboorte zal een deel van de saviour baby s navelstrengbloed worden afgetapt om er de geschikte stamcellen voor donatie uit te halen. Een (stam)cel afnemen uit de morula tast de levensvatbaarheid niet aan: het embryo kan verder blijven groeien tot baby. De (stam)cellen die afgenomen worden uit de latere fase (blastocyst) leiden wél tot het afsterven van het embryo, wat voor velen een ethisch dilemma vormt bij stamcelonderzoek. Het afzuigen van één cel uit een morula zou dus het ethisch debat rond het afsterven van het embryo bij aanmaak van embryonale stamcellen theoretisch kunnen oplossen. Dit wordt embryosparende techniek genoemd. BLASTOCYST (Blastula) Vijf à zes dagen na de bevruchting zijn door de celdelingen van de bevruchte eicel zo n 100 tot 200 cellen ontstaan. Deze cellen hebben de vorm van een hol balletje aangenomen. De uitwendige laag cellen zal verder evolueren om de moederkoek (placenta) en andere membranen rondom de foetus te vormen. Op de binnenwand van het hol balletje bevindt zich een kleine celmassa. Deze zogenaamde inner cell mass (ICM) van de blastocyst is de foetus zelf. Het zijn precies deze cellen die momenteel de voornaamste bron zijn van menselijke embryonale stamcellen. Deze embryonale stamcellen kunnen zich ontwikkelen tot alle types van menselijk weefsel waaruit een individu bestaat en zijn daarom pluripotent. Er zijn een 200-tal weefsels bekend, ingedeeld in drie types kiemweefsel: ectoderm, endoderm en mesoderm. Deze stamcellen zijn niet meer totipotent vermits er geen volledig individu meer uit een gepreleveerde cel uit de inner cell mass kan voortkomen. 6
Elk afzonderlijk type cellen (bv lever-, spier- en huidcellen) gaat zich, op voorwaarde dat ze op een geschikte voedingsbodem wordt verder gekweekt, quasi oneindig blijven vermenigvuldigen: dit noemt men een cellijn. Deze stabiele homogene culturen van welbepaalde types weefsel zullen misschien ooit kunnen gebruikt worden voor celtherapie en een orgaan transplantatie kunnen vervangen. Er zijn zeker drie grote problemen die moeten opgelost worden om tot celtherapie te komen die orgaantransplantaties kan vervangen: - er zijn enorme aantallen cellen nodig om een orgaan te vervangen; - embryonale cellen hebben een eigen DNA en veroorzaken dezelfde problemen van compatibiliteit en afstoting als transplantaties; - embryonale stamcellen kunnen bij de ontvanger ervan een wildgroei ontwikkelen die de aard van een tumor kan aannemen. De menselijke embryonale stamcellen worden uit de blastocyst genomen en zijn hierdoor ook de oorzaak van het sterven van deze embryo. Het teniet gaan van een embryo vormt de kern van het ethisch debat waarmee vaak het onderzoek met embryonale stamcellen omringd wordt. Voor stamcelonderzoek worden embryonale stamcellen gehaald uit overtallige bevruchte blastocysten of embryo s (na in vitro fertilisatie behandelingen). De koppels die in de context van hun vruchtbaarheidsprobleem met IVF starten, dienen hiervoor hun toestemming of informed consent te verlenen. De bevruchte eicellen worden bij IVF als blastocyst ingevroren en kunnen daarna worden ingeplant bij de moeder of draagmoeder. De overblijvende blastocysten kunnen door deze ouders gedoneerd worden aan andere koppels, ofwel vernietigd worden, ofwel voor wetenschappelijk onderzoek gebruikt worden. Daarnaast kan de vrouw beslissen eiceldonor te zijn zonder eigen kinderwens en de eicel wordt hierna voor wetenschappelijk onderzoek bevrucht met onbekend sperma. Stamcellijnen kunnen dus ook uit dergelijke blastocysten, die enkel voor wetenschappelijke doelstellingen aangemaakt zijn, worden geproduceerd. Het compatibiliteitsprobleem vermeld bij celtherapie kan door kloneren worden opgelost. Men kan uit de eicel het genenmateriaal van de vrouw verwijderen, er de celkern (nucleus) van de patiënt inbrengen,- en daarom is dit ook somatische celkernoverdracht (SCNT) genoemd-, en deze kunstmatige bevruchte eicel door elektrische stimulatie aanzetten tot proliferatie. Zo ontstaat dan een blastocyst waaruit embryonale stamcellen kunnen gekweekt worden die het DNA van de patiënt bevatten. Deze laatste mogelijkheid heeft het therapeutisch klonen en hiervoor werden heel strenge wettelijke grenzen vastgelegd. Zo is het belangrijk te weten dat onderzoek naar klonen een heel groot aantal eicellen vereist. 7
Het overgrote deel van het onderzoek naar stamcellen gebeurt op basis van stamcellen die uit de blastocyst gehaald werden en in kweek worden gebracht in petrischalen. De cultuur van cellijnen uit deze gepreleveerde cellen vraagt veel deskundigheid en geoptimaliseerde kweekbodems. De correcte voedingsstoffen en temperaturen en het vermijden van contaminatie door bacterieën en schimmels is van groot belang. De huidige kweektechnieken en vereisten die het in leven houden van stamcellijnen stellen, maken het op grote schaal gebruiken van embryonale stamcellen voor celtherapie op dit ogenblik praktisch onmogelijk. Bovendien bestaan momenteel (nog) geen directe celtherapie behandelingen van patiënten op basis van de zuivere totipotente en pluripotente stamcellen. Immers de krachtige groei (proliferatie) en differentiatie van deze ongedifferentieerde embryonale stamcellen zijn moeilijk onder controle te brengen. Ze zouden bij een injectie als celtherapie in een patiënt kunnen leiden tot wildgroei en een gezwel, teratoma genoemd, kunnen opleveren. Onderzoek naar de precieze manier waarop stamcellen in een bepaalde richting evolueren en hoe dit aan te sturen, is volop aan de gang. De embryonale stamcellen worden voornamelijk gebruikt voor fundamenteel wetenschappelijk onderzoek. Men kan deze stamcellen stimuleren tot het differentiëren naar één soort weefsel en de werking en de toxiciteit van geneesmiddelen op deze weefsels bestuderen of de kennis van het functioneren van deze soort cellen verbeteren. De studie van stamcellen met bepaalde genen (bv. stamcellijn drager van de deltaf508 mutatie die mucoviscidose veroorzaakt) maakt de wetenschappelijke studie van deze genetische ziektes en hun gebruik als testmodel voor eventuele behandelingen mogelijk. Het zoeken naar de scheikundige factoren die stimulatie of differentiatie induceren zal waarschijnlijk ook leiden tot het ontdekken van nieuwe groeihormonen. Zo werd al eerder EPO of het rode bloedcellen groeihormoon ontdekt. Naast de alom aanwezige ethische vraag betreffende aanvaardbaarheid van het vernietigen van een embryo door het afnemen van embryonale stamcellen, en nog meer van het aanmaken van embryo s uitsluitend voor onderzoeksdoeleinden, moet ook nog de volgende ethische vraag gesteld worden: is het aanvaardbaar jonge meisjes en vrouwen aan te moedigen eicellen af te staan, wetende de mogelijke risico s voor hun verdere gezondheid? (zie hoofdstuk Bio Ethische Vragen). Deze vraag is des te dringender daar er grote nood en vraag is naar eicellen, zowel voor donatie als voor onderzoek. 8
FOETUS Na de blastocyst fase, worden in het embryo de diverse gedifferentieerde celtypes aangemaakt die organen, huid, enz. zullen vormen en zijn de aanwezige stamcellen in de foetus niet langer embryonale stamcellen maar volwassen stamcellen. Volwassen stamcellen zijn multipotent en niet langer meer pluripotent. Ze zijn niet meer in staat om tot alle celtypes uit te groeien. Verder zijn deze stamcellen moeilijker te vinden en minder krachtig in hun delingskracht. Daarom is het zoeken naar stamcellen in foetussen na abortus of miskramen op dit ogenblik niet langer van toepassing. Het debat rond abortus is tevens een maatschappelijke en ethische kwestie. Het gebruik van foetussen als bron van stamcellen voor onderzoek is te beladen en hierdoor ongeschikt. NAVELSTRENGBLOED Bij de geboorte van de baby, kan, na het afklemmen van de navelstreng, het bloed dat aan de kant van de moederkoek in de navelstreng overblijft worden ingezameld. De navelstreng naar de baby wordt eerst afgeklemd en daarna prikt men het bloedvat in de navelstreng aan. Het bloed uit de moederkoek wordt in een zakje opgevangen. Na het uitvoeren van veiligheids- en typeringstesten worden deze bloedstalen ingevroren. In dit navelstrengbloed bevinden zich volwassen stamcellen met bloedvormende of hematopoiëtische eigenschappen. Hieruit kunnen cellen groeien die bloed aanmaken en afweer verbeteren. Dit zijn hematopoiëtische stamcellen die later alleen nog in het beenmerg worden aangetroffen. Deze stamcellen zijn multipotent en kunnen slechts beperkt uitgroeien tot bloed- of bindweefselcellen. Deze cellen zijn dus heel geschikt bij de behandeling van leukemie patiënten. Hoewel deze stamcellen uit navelbloed volwassen stamcellen zijn, zijn ze wel nog heel plastisch en krachtig. In vergelijking met de volwassen stamcellen uit beenmerg van volwassenen, zijn de hematopoiëtische stamcellen uit navelstrengbloed meer immatuur, men zegt dat ze naïef zijn: er is nog geen invloed van de omgeving op het genmateriaal in deze cellen en de immuniteitseigenschappen zijn nog niet volop ontwikkeld. Dit leidt tot een kleinere kans op afstoting bij gebruik in het organisme van de ontvangende patiënt en minder infectie bij de overdracht. 9
In vergelijking met het inzamelen van bloedaanmakende cellen uit het beenmerg via beenmergpuncties, zijn deze stamcellen heel eenvoudig uit navelstrengbloed te halen. Bovendien lijkt de inzameling van deze bloedstalen gemakkelijker te organiseren dan beenmergdonaties. Toch is de hoeveelheid aan bloedstamcellen in deze afnamen van navelstrengbloed te beperkt om de volwassenen die aan leukemie lijden te behandelen. Per moederkoek kan maximaal een 100tal milliliter bloed gerecupereerd worden. Dit is te weinig om een transplantatie bij volwassenen uit te voeren. Maar dit is wél significant voor de baby: het gemiddelde bloedvolume van een baby van 3 kg is 300 ml. De hoeveelheid navelstrengbloed is hoger bij: vaginale bevalling hoger gewicht van de baby snel afklemmen na geboorte: met 30 seconden na geboorte van de baby heeft men 35 ml/kg, met 2 minuten heeft men 14 ml/kg lichaamsgewicht van de baby Te snel afklemmen kan evenwel anemie of bloedarmoede bij de baby veroorzaken. Een voordeel is dat navelstrengbloed als bron van stamcellen niet onderhevig is aan de ethische kwesties die verbonden zijn aan de status van het menselijk embryo. NAVELSTRENGBLOEDBANKEN In deze materie is het belangrijk om het afwegen van het maatschappelijk belang (leukemiebehandeling: pool van publieke navelstrengbloedbanken) en van privé belangen (invriezen navelstrengbloed voor eventuele zelftherapie of voor sportende vader/moeder) niet uit het oog te verliezen. Netcord is een wereldbank met gegevens over de typering van stamcellen van navelstrengbloed die in publieke banken is ingevroren. Netcord biedt aan leukemiepatiëntjes, die deze therapie nodig hebben, een voorraad stamcellen aan. Daarnaast is er ook een sterke commercialisering door privé bloedbanken die tegen betaling het navelstrengbloed van pasgeboren kinderen op naam opslaan en diepvriezen voor de toekomst. Er zijn ouders die het navelstrengbloed van hun kinderen laten opslaan als een toekomstige bron van stamcellen voor eigen gebruik. In geval van leukemie van het kind is gebruik van eigen bloed evenwel niet de beste transplantatieoptie. 10
In sommige gevallen hopen sommige mensen dat uit het navelstrengbloed van hun eigen kinderen binnenkort stamcellen kunnen worden gehaald om hun eigen kraakbeen te laten regenereren na hun sportcarrière. Dit soort praktijken roept vragen op van ethische aard, vooral gezien de houdbaarheid van navelstrengbloed tot maximum 20 jaar beperkt is. Ondertussen zijn er wel veel meer privé navelstrengbloedbanken (meer dan 130) in vergelijking met publieke (vijftigtal). In België is een commerciële bloedbank actief nl. Cryo-Save. Daarnaast zijn er meerdere publieke navelstrengbloedbanken: in Leuven, bij het Rode Kruis Vlaanderen, Brussel, Luik. Tot op heden verzamelde de privé navelstrengbloedbank al meer stalen van navelstrengbloed dan alle publieke navelstrengbloedbanken samen. De afname van navelstrengbloed voor de publieke navelstrengbloedbanken moet gebeuren onder strikte voorwaarden en in een beperkt aantal materniteiten is dit mogelijk. Onmiddellijk verricht men onderzoeken op mogelijke risico s en op typering. De meeste publieke banken zijn aangesloten bij NETCORD zodat er in geval van leukemie gebruik gemaakt kan worden van het meest compatiebele bloedstaal. Dit systeem berust op het principe van solidariteit. Privé banken nemen navelstrengbloed af in elk ziekenhuis en rekenen voor de afname en de opslag van het navelstrengbloed verschillende duizenden euro aan. Ze voeren ook geen verder onderzoek uit. Onderzoek is volop aan de gang om deze stamcellen uit navelstrengbloed andere celtypes te laten aanmaken dan bloedcellen of bindweefselcellen, bv pancreas- of levercellen. Dit heet onderzoek naar transdifferentiatie. STAMCELLEN UIT VOLWASSEN INDIVIDU Er wordt al twintig jaar met succes gebruik gemaakt van volwassen hematopoiëtische stamcellen, namelijk bij beenmergtransplantaties voor de behandeling van leukemie en enkele andere ziektes. Ondertussen is men er ook in geslaagd de eerder zeldzame hematopoiëtische stamcellen van het perifeer bloed te laten vermenigvuldigen in vitro en ze daarna te gebruiken zoals een beenmergtransplantatie. Dezelfde aanpak probeert men uit, met enig succes, op huidstamcellen en hoornvliesstamcellen. Enkele klinische studies zijn aan de gang om dit ook toe te passen op kraakbeenstamcellen, op hartspiercellen en andere. Succes is evenwel nog niet verzekerd. 11
Het gebruiken van cellen van volwassenen om deze om te vormen tot krachtige stamcellen zou een oplossing zijn voor het debat rond het gebruik van embryonale stamcellen. Op dit ogenblik is dit nog niet mogelijk. De stamcellen in een volwassen lichaam zijn multipotent en kunnen slechts deze specifieke soorten cellen of weefsel produceren waar zij voor geschikt zijn. Bijvoorbeeld: een hematopoiëtische stamcel kan slechts bloedcellen vormen, niet zenuwcellen. Bovendien door het feit dat deze stamcellen al een zekere leeftijd hebben (volwassen cellen) werden ze ook blootgesteld aan de impact van de omgevingsfactoren zoals licht en toxische stoffen. Door talrijke delingen zijn hun chromosomen / telomeren ingekort door de inwerking van het enzym telomerase. Deze verschillende aspecten maken het moeilijk om stamcellen afkomstig uit volwassen mensen tot voorspelbaar en veilige stamcellen voor therapeutische toepassing te maken. Catherine Verfaillie, een wereldbefaamde Vlaams wetenschapper, toonde aan in haar laboratorium in Minnesota dat er bij volwassen personen naast de gewone SC ook speciale cellen zijn met potentiële pluripotentie. Dit betekent dat er ook volwassen stamcellen zijn die kunnen uitgroeien tot een ander soort stamcellen en zo tot gelijk welke cel. Catherine Verfaillie noemt die MAPC of Multipotent Adult Progenitor Cell. Waarschijnlijk bestaan die cellen niet als dusdanig in een normaal lichaam, maar worden deze kunstmatig geïnduceerd. Daarnaast zijn er ook tal van wetenschappers die onderzoeken of met bepaalde prikkels de stamcellen van volwassenen kunnen gestuurd worden in andere, welbepaalde richtingen. In 2007 kwam er een nieuwe wetenschappelijke doorbraak : twee verschillende wetenschappelijke ploegen, een Amerikaanse en een Japanse, slaagden erin menselijke fibroblasten (volwassen steunweefselcellen bv. van de huid) te doen veranderen in ESC-like (Embryonic Stem Cell- achtige) cellen ips genoemd of induced pluripotent stem cells. Deze cellen hebben vele kenmerken van echte Embryonale StamCellen (ESC): ze kunnen differentiëren tot alle menselijke celtypes, ze kunnen zich zeer vele keren zelf vermenigvuldigen zonder te verouderen (of bijna)-, door hun lange telomeren. Deze ips cellen werden aangemaakt door genetische manipulatie, nl. door het inbrengen van meerdere genen die altijd bij ESC aangetroffen werden. De ploeg van Thompson in de USA plantte de genen Oct3/4, Sox2, NANOG en LIN28 in, terwijl de Japanse ploeg van Yamanaka Oct3/4, Sox2, c-myc en Klf4 inplantte in de volwassen cellen. Een gen inplanten kan worden bereikt door tussenkomst van een retrovirus. Evenwel houdt de aanmaak van deze stamcellen het risico in op het ontstaan van goed- of kwaadaardige gezwellen (tumorgenesis) door c-myc (kankergen) en moet nog aangetoond worden dat deze ips 12
cellen alle eigenschappen van embryonale stamcellen hebben, ook weefsel kunnen herstellen in vivo, en geen wildgroei of andere verwikkelingen veroorzaken. Ondanks de fantastische wetenschappelijke doorbraken die vaak in de pers worden beschreven, heeft het wetenschappelijk onderzoek nog niet aangetoond dat op een veilige manier ipscellen uit volwassen cellen in het menselijk organisme gebruikt kunnen worden. 13