Stamcelonderzoek: van ontdekking naar behandeling

Hoe krijgt een stamcel een eigen taak?

Een bloedcel vervoert zuurstof of helpt bij de afweer. Een zenuwcel geeft signalen door. Zulke taken ontstaan doordat cellen tijdens hun ontwikkeling andere eigenschappen krijgen. Dat proces heet differentiatie.

Niet iedere stamcel kan hetzelfde. Welke cellen eruit kunnen ontstaan, hangt onder meer af van het soort stamcel. Bloedstamcellen leveren bloedcellen. Pluripotente stamcellen hebben een veel ruimere ontwikkelingsmogelijkheid. Signalen uit hun omgeving beïnvloeden welke richting ze inslaan.^[1]

Onderzoekers proberen de juiste combinatie en volgorde van signalen te vinden. Ze veranderen bijvoorbeeld de voedingsbodem of voegen op bepaalde momenten groeifactoren toe: stoffen die de ontwikkeling van cellen beïnvloeden. Vervolgens meten ze of de gekweekte cellen werkelijk de bedoelde eigenschappen krijgen.^[2]

De verschillende ontwikkelingsmogelijkheden staan uitgelegd bij soorten stamcellen en differentiatie. Voor de basis kun je beginnen bij wat stamcellen zijn.

Een volwassen cel terugbrengen naar een veelzijdige toestand

Een belangrijke ontdekking was dat een gespecialiseerde lichaamscel opnieuw pluripotent kan worden gemaakt. In 2007 beschreven onderzoekers hoe dat lukte met menselijke huidcellen. Door bepaalde regelgenen actief te maken, veranderde de toestand van de cellen. De uitkomst heet een geïnduceerde pluripotente stamcel, meestal afgekort tot iPS-cel.^[3]

Lees meer over het ontstaan van iPS-cellen en over het gericht sturen van hun differentiatie.

Dat is niet hetzelfde als een mens klonen. Bij deze herprogrammering wordt geen compleet organisme gemaakt: onderzoekers veranderen cellen die vervolgens in het laboratorium worden gekweekt. Voor het maken van iPS-cellen is geen embryo nodig. Embryonale stamcellen hebben een andere oorsprong; beide typen zijn bruikbaar in onderzoek, maar zijn niet in ieder opzicht gelijk.^{[1], [3]}

Een praktisch voordeel is dat onderzoekers cellen van een bepaalde persoon kunnen gebruiken. Daaruit kunnen ze bijvoorbeeld zenuwachtige of hartspierachtige cellen kweken om erfelijke eigenschappen te onderzoeken. Zo wordt een proces dat in het lichaam moeilijk bereikbaar is, toegankelijk voor een experiment.^[2]

De ontdekkingen achter deze technieken komen samen in het verhaal van kerntransplantatie, Dolly en iPS-cellen.

Organoïden: stukjes weefsel als onderzoeksmodel

Een gewone celkweek groeit vaak als een dunne laag. Een organoïde heeft een driedimensionale structuur waarin verschillende cellen zich gedeeltelijk organiseren zoals in een orgaan. Het is geen compleet miniatuurorgaan, maar een model van bepaalde onderdelen en functies.^[2]

Een bekend voorbeeld komt uit onderzoek naar de darm. Sato en collega's lieten in 2009 zien dat uit een enkele volwassen darmstamcel in de juiste kweekomgeving een structuur kon ontstaan met kenmerken van darmweefsel. Dat maakte zichtbaar hoeveel organisatievermogen in stamcellen en hun onderlinge signalen besloten ligt.^[4]

Met zulke modellen kunnen onderzoekers volgen hoe weefsel groeit en hoe cellen reageren op een stof. Ook kunnen ze verschillen tussen mensen bestuderen. Toch blijft een kweekschaaltje een vereenvoudiging. Bloedvaten, zenuwen, afweercellen en contacten met andere organen ontbreken vaak of zijn maar gedeeltelijk aanwezig. Een reactie in een organoïde voorspelt daarom niet automatisch wat er in een heel lichaam gebeurt.^{[2], [12]}

Een voorbeeld is het onderzoek naar samengestelde modellen van menselijk leverweefsel, waarin levercellen, galwegcellen en ondersteunende cellen bij elkaar worden gebracht.

Van ontdekking naar een mogelijke behandeling

Een cel laten groeien is iets anders dan aantonen dat hij in het lichaam nuttig en veilig functioneert. Bij de ontwikkeling van een celtherapie volgen verschillende onderzoeksvragen elkaar op. De stappen kunnen overlappen; een probleem kan onderzoekers ook terugbrengen naar de kweektafel.^[5]

1. 01

   Begrijpen

   Welke cellen zijn nodig? Welke signalen sturen hun ontwikkeling? Een laboratoriumexperiment onderzoekt het mechanisme.

2. 02

   Functie en veiligheid testen

   Onderzoek buiten het lichaam en, waar nodig, in dieren laat zien hoe de cellen zich gedragen en welke risico's nader onderzocht moeten worden.

3. 03

   Eerste onderzoek bij mensen

   Kleine studies onderzoeken vooral veiligheid, uitvoerbaarheid en dosering. Verbetering bij enkele deelnemers is nog geen overtuigend bewijs van werkzaamheid.

4. 04

   Vergelijken en blijven volgen

   Vervolgstudies onderzoeken baten en nadelen bij meer deelnemers, zo mogelijk tegenover een vergelijkingsgroep. Ook effecten op langere termijn tellen mee.

Onderzoek bij mensen wordt vaak ingedeeld in fasen. Fase 1 richt zich vooral op veiligheid en dosering, fase 2 verkent de werkzaamheid verder en fase 3 onderzoekt die doorgaans op grotere schaal. Een studie kan fasen combineren. Het etiket alleen vertelt dus niet hoe sterk de conclusie is; de opzet, vergelijking en duur zijn minstens zo belangrijk.^[6]

Wat leren we over klieren, zenuwen en organen?

Het lichaam heeft geen universele reparatiecel die ieder beschadigd onderdeel vanzelf vervangt. Elk weefsel stelt andere eisen. Onderzoek aan de hypofyse gaat bijvoorbeeld over hormoonproducerende cellen; onderzoek aan het hart over spiercellen die samen moeten kunnen samentrekken.

Wat wordt al toegepast? Het voorbeeld van bloedvorming

Bij een bloedstamceltransplantatie worden stamcellen gebruikt om de bloedvorming te herstellen, bijvoorbeeld na intensieve behandeling van bepaalde bloedkankers. De cellen kunnen afkomstig zijn uit beenmerg, uit het bloed of uit navelstrengbloed. Afhankelijk van de situatie zijn ze van de patiënt zelf of van een donor.^[13]

Hier sluit de toepassing aan op de normale taak van de cel: een bloedstamcel levert nieuwe bloedcellen. Dat maakt deze behandeling geen bewijs dat dezelfde cellen ook een nier, hersengebied of hartspier kunnen vervangen.

Hoe die dagelijkse bloedvorming werkt en welke rol het beenmerg daarbij speelt, lees je in beenmerg en beenmergstamcellen.

Waarom kost de stap naar een toepassing zoveel tijd?

Levende cellen zijn geen pillen met een vaste hoeveelheid werkzame stof. Ze kunnen delen, veranderen en reageren op de omgeving. Daarom moeten onderzoekers onder meer nagaan of een kweek voldoende zuiver is, of de bedoelde cellen hun functie behouden en of er ongewenste groei optreedt.^[5]

Daarnaast kan het immuunsysteem cellen van een donor afstoten. Afweeronderdrukking kan dat risico beperken, maar heeft eigen nadelen. Dat zie je terug in onderzoek naar eilandjescellen en zenuwceltransplantatie.^{[9], [10]}

Een commerciële aanbieding met het woord 'stamcellen' zegt op zichzelf niets over werkzaamheid of toelating. De Europese geneesmiddelenautoriteit EMA waarschuwt dat ongereguleerde celproducten ernstige risico's kunnen hebben, bijvoorbeeld door vervuiling of een onduidelijke samenstelling.^[14] De beoordeling hoort altijd bij een concreet product, een concrete toepassing en de mensen voor wie het bedoeld is.