Zonder stamcellen gebeurt er niets in je lichaam

Wetenschap
Zonder stamcellen gebeurt er niets in je lichaam
De basis van alles
A
ls je geen stamcellen had gehad, was je niet in staat geweest
dit stuk te lezen. Dan was je niet eens ontstaan. Elke cel in je
lichaam komt voort uit een stamcel. Een stamcel is een cel die nog
kan veranderen in andere soorten lichaamscellen. Dat kan bijvoorbeeld een spiercel, huidcel, hartcel of afweercel zijn. Zo’n stamcel
deelt zich, waarna één van de 2 cellen zich verder ontwikkelt en de
andere een stamcel blijft. Stamcellen vormen de basis voor alle
cellen die ontstaan tijdens de ontwikkeling van een embryo in de
baarmoeder. Maar het zijn ook reservecellen in het volwassen
lichaam. Als je spieren beschadigd zijn door fanatiek sporten,
of je huid door het zonnen, maakt je lichaam uit stamcellen
vervangende cellen om schade te herstellen.
Een beetje
onsterfelijk?
Onsterfelijke
oercel
Stamcellen vormen de basis en reserveonderdelen van ons lichaam. Als
we er meer over te weten komen, kunnen we dan onsterfelijk worden?
7 TEKST: JOP DE VRIEZE
Z
ou je onsterfelijk willen zijn?
Je zou het niet zeggen, maar
dat ben je al voor een deel. Je
stamcellen tenminste. Gewone
cellen houden bij hoe vaak ze
delen. Na zo’n 50 keer stoppen ze
ermee. Op deze manier voorkomt
de cel dat hij slecht functionerende
nakomelingen maakt. Want in de
loop van zijn leven loopt een cel
schade op, door straling van de
zon bijvoorbeeld. Ook sluipen er
foutjes in het DNA, elke keer als
dat gekopieerd wordt. Daardoor
veroudert de cel. Cellen die erg
verouderd zijn plegen ‘zelfmoord’
en worden vervangen. Stamcellen
verouderen niet, omdat ze niet zo
druk bezig zijn als spier- of bloedcellen. Een stamcel hoeft daarom
ook niet bij te houden hoe vaak
hij zich gedeeld heeft. Daardoor
kan zo’n cel zich oneindig vaak
delen en is hij ‘onsterfelijk’. Toch
kunnen stamcellen niet alle oude
cellen eindeloos blijven vervangen.
Want een cel kan zo beschadigd
raken, dat hij zelfs geen zelfmoord
meer kan plegen. Dan maakt een
cel geen plaats meer voor frisse
opvolgers. Volledige onsterfelijkheid zit er dus nog niet in.
16
EXTRA
Overal voorraden
S
tel, je hebt ergens in je lichaam nieuwe cellen nodig. In een darm bijvoorbeeld. Ontstaan
die dan uit stamcellen die nog alles kunnen worden? Nee. Dat soort ultieme stamcellen
komen alleen voor in het embryo en in de navelstreng. Nieuwe darmcellen komen voort uit
darmstamcellen. Die kunnen alle soorten darmcellen worden, maar tot bijvoorbeeld huidcel
zullen ze het niet meer schoppen. Op allerlei plekken in ons lichaam zitten stamcellen die al
een beetje gespecialiseerd zijn. In het beenmerg zitten zogenoemde ‘mesenchymale stamcellen’. Die kunnen nog bot-, kraakbeen-, spier- en bindweefselcellen worden. En er zitten
bloedstamcellen die rode en witte bloedlichaampjes vormen. Minder veelzijdig zijn neurale
stamcellen, spierstamcellen, huidstamcellen en netvliesstamcellen. Al die cellen zijn alleen
bruikbaar in het weefsel waar ze zich bevinden.
2005
stAMCelgesCHieDenis
Augustus
Waarom zou je op een
ingewikkelde manier
stamcellen oogsten uit
embryo’s, navelstrengen
of beenmerg, als je ze
ook zelf kunt maken?
Dat lukt de laatste tijd
steeds beter. Maar er
komt niet alleen goed
nieuws uit het stamcelonderzoek. De ontwikkelingen sinds de eerste
grote doorbraak op een
rijtje:
Een onderzoeker van de
Harvard Universiteit in
Amerika weet in een volwassen huidcel van een
muis de klok terug te
draaien tot in het embryonale stadium. Dit doet hij
door de huidcel samen te
smelten met een embryonale stamcel. Deze cel
bevat het DNA van beide
cellen. Het lukt niet om
het DNA van de embryonale cel eruit te krijgen.
Augustus
2006
Japanse onderzoekers van
de Universiteit van Kyoto
brengen een huidcel terug
tot embryonale stamcel
zonder die te laten samensmelten met een embryonale stamcel. Ze gebruiken
een niet-ziekmakend virus
dat kleine stukjes DNA,
genen, in de cel bouwt.
Deze ingebouwde genen
bevatten de ‘hoofdschakelaars’ voor de vorming van
weefsels.
Juni
Omgeving
stuurt cellen
Z
ou een stamcel keuzestress
hebben, als hij nog niet weet
wat voor cel hij wordt? Dat zal wel
meevallen. De omgeving programmeert elke cel. In alle cellen is
het DNA hetzelfde, maar in elke
cel staan weer andere stukjes van
dat DNA aan- of uitgeschakeld.
Die stukjes DNA, genen, bevatten
de code voor eigenschappen. Is
het gen aangeschakeld, dan wordt
de code afgelezen. Die code kan
over oogkleur gaan, maar ook over
de stevigheid van je huid. Het is
de omgeving die genen aan- en
uitzet, waardoor cellen zich gaan
specialiseren. Dat gebeurt tijdens
de embryonale ontwikkeling, maar
ook daarna nog. Bijvoorbeeld in
je skelet. Het skelet van een pasgeboren kind bestaat bijna helemaal uit kraakbeen. Dat is soepel
en kinderen breken daardoor niet
zo gauw hun botten als ze vallen.
De kraakbeencellen veranderen
in botcellen als het skelet zwaarder
belast wordt. Maar goed ook: een
kraakbeenskelet zou een volgroeid
mensenlichaam niet goed kunnen
dragen.
2007
Japanse en Amerikaanse
onderzoekers spuiten tot
stamcel getransformeerde
cellen in bij embryo’s van
muizen. Deze stamcellen
beginnen cellen aan te
maken in verschillende
weefsels van de muizen.
Helaas ontstaat bij een
aantal van deze muizen
ook kanker.
nOVeMber
2007
De eerste tot stamcel
terugontwikkelde menselijke cellen zijn een feit.
Het gaat om een huidcel
van een 36-jarige vrouw
en bindweefsel van een
69-jarige man. De onderzoekers van de Universiteit
van Kyoto krijgen het zelfs
voor elkaar om hartspiercellen te maken van deze
stamcellen.
0
EXTRA
17
Wetenschap
Veelzijdig zijn ze, maar stamcellen vergeten nooit waar ze
Duivelse stamcel
G
root nieuws medio jaren 90.
Elk kankergezwel zou ontstaan
uit een kankerstamcel. In die cel
is door beschadiging van het DNA
de klok teruggedraaid, waardoor
het een soort stamcel wordt. Die
cel kan zich eindeloos vermenig­
vuldigen. Het verschil met gewone
stamcellen is dat deze kankerstamcel zich ook vermenigvuldigt
zonder dat het lichaam hem daar
opdracht voor geeft. Onderzoekers
van de Universiteit van Amsterdam
ontdekten in 2008 dat een tumorcel inspuiten bij een proefdier niet
altijd een tumor veroorzaakt. Niet
elke kankercel kan dus een tumor
laten groeien. Maar spoten ze een
kankerstamcel in, dan groeide er
wel een kankergezwel. De wetenschappers zijn nu op zoek naar een
manier om deze stamcellen aan te
vallen. Dat lijkt van groot belang
voor de bestrijding van kanker.
Cel met olifantengeheugen
Weken kweken
E
J
en mens vergeet nooit waar hij oorspronkelijk vandaan komt. En daarin zijn we niet
de enige. Onze stamcellen doen het ook. Onderzoekers van de Radboud Universiteit
Nijmegen ontdekten dat elke stamcel verbonden blijft met zijn ‘geboorteplaats’. Ze
vergeleken stamcellen uit beenmerg, vetweefsel en navelstrengweefsel. De stamcellen
kunnen zich nog ontwikkelen tot uiteenlopende celtypen. Maar ze bleken duidelijk voor­
keuren te hebben voor het weefsel waar ze vandaan kwamen. Op het DNA van de cellen
zitten eiwitten die bepaalde stukken van de DNA-code beter en andere minder goed
leesbaar maken. Het is een soort ‘tatoeage’ die ze altijd aan hun herkomst herinnert.
Afgehakt blijft afgehakt
A
ls je de poot van een salamander afhakt, groeit die
vanzelf weer aan. Mensen, en
andere zoogdieren, hebben dat
vermogen niet. Onderzoekers
van de Stanford Universiteit
hebben ontdekt waarom niet.
Spiercellen, kraakbeencellen
en zenuwcellen in het restje van
de salamanderpoot gaan na
Schizofrenie in een reageerbuis
S
chizofrenie in een schaaltje? Jazeker. Onderzoekers van het Salk Institute in Californië
hebben het voor elkaar gekregen huidcellen van
schizofreniepatiënten om te bouwen tot hersen­
cellen. Daarvoor draaiden ze eerst de klok in die
cellen terug tot in de embryonale fase. Daarna
prikkelden ze de cellen om hersencel te worden.
Deze ‘schizofrene hersencellen’ hebben kortere
Augustus
2008
0 Het lukt wetenschappers
van de Harvard Universiteit
om cellen van patiënten
met onder andere het
Down-syndroom en de
zenuwziektes ALS en
Huntington te transfor­
meren tot stamcellen.
Hierdoor zouden patiënten
in de toekomst misschien
met lichaamseigen stamcellen behandeld kunnen
worden om bijvoorbeeld
zenuwen te herstellen.
18
EXTRA
Januari
vandaan komen
2009
Muizen genezen van
bloederziekte dankzij in
het lab gemaakte cellen.
Bij deze erfelijke aandoening stolt het bloed niet,
waardoor elke bloeding
fataal kan zijn. De onderzoekers van het Nevada
Kankerinstituut maken
eerst stamcellen van bindweefselcellen. Vervolgens
programmeren ze die tot
cellen voor de bekleding
van bloedvaten.
zenuwuitlopers dan gewone hersencellen. Met die
zenuwuitlopers geeft de zenuwcel signalen door.
Schizofrene cellen zijn dus minder ‘communicatief’
dan gezonde hersencellen. De Amerikaanse onderzoekers probeerden schizofreniemedicijnen op de
cellen. Een van die medicijnen bleek inderdaad de
communicatie tussen de gehandicapte zenuwcellen
sterk te verbeteren.
Maart
2009
Virussen zijn niet meer
nodig om stamcellen van
volwassen cellen te maken.
Dit verkleint de kans op
kanker. Een ‘cassette’ van
DNA brengt de benodigde
stukjes DNA met de hoofdschakelaars voor weefselvorming in de cel. Na het
terugdraaien van de klok
kan deze cassette uit het
DNA verwijderd worden.
Juli
het afhakken een stap terug in
hun ontwikkeling. Dat maakt ze
stamcellen die zich vermenig­
vuldigen om een nieuwe poot
te vormen. Bij zoogdieren zoals
wij houden 2 genen dit stapje
terug tegen. Wordt bij ons een
vinger afgehakt, dan zijn er onvoldoende stam­cellen om een
nieuwe te laten groeien. Dit
nadeel heeft een voordeel:
het beschermt ons tegen
woekerende cellen (kanker).
Toen de Amerikanen deze genen
bij muizen uitschakelden, lukte
het stapje terug om stamcellen
te maken wel. Wellicht kunnen
we over een tijdje op deze wijze
onze afgehakte ledematen weer
laten aangroeien. Altijd handig.
2010
In tot stamcellen getransformeerde cellen blijkt de
klok toch niet helemaal
teruggedraaid. Stamcellen
‘onthouden’ nog flarden
van hun verleden. Het lijkt
dus verstandig om cellen
alleen te laten ontwikkelen
tot cellen die in hetzelfde
weefsel voorkomen als in
hun ‘vorige leven’.
Februari
2011
Een nieuwe tegenvaller:
bij het terugzetten van de
klok in cellen blijken veel
fouten in het DNA te
ontstaan, net als in de
manier waarop dat kan
worden afgelezen. Er moet
gezocht worden naar een
andere manier om de cel te
‘verjongen’. Tot die tijd zijn
de cellen niet geschikt om
bij patiënten in te spuiten.
Mei
2011
Onderzoekers van de
Universiteit van Californië
in San Diego spuiten tot
stamcellen terugontwikkelde cellen in bij muizen.
Elke muis krijgt zijn eigen
cellen terug. Toch wekken
ze een afweerreactie op.
Dat is zeer ongewenst als
je mensen wilt behandelen
met hun eigen stamcellen.
Wordt dit de doodsteek
voor deze veelbelovende
therapie? Wordt vervolgd.
e zou denken dat het er
uiterst geavanceerd aan toe
gaat in stamcellaboratoria.
Maar het kweken van bijvoorbeeld beenmergstamcellen
is vaak ouderwets handwerk.
Eerst stopt de onderzoeker
voedingsstoffen en kalfsserum
in een kweekflesje. Serum is
bloed zonder rode en witte
bloedcellen en bloedplaatjes.
Het bevat groeifactoren, ofwel
eiwitten die groei stimuleren.
Dan voegt hij stamcellen uit
beenmerg toe. Deze vermenigvuldigen zich en vormen een
plak cellen die de hele bodem
bedekt. Met een enzym weekt
de onderzoeker de plak los en
hij doet een deel ervan in een
nieuw flesje. Is ook de bodem
van dat flesje volgegroeid, dan
volgt dezelfde procedure. Voor
een transplantatie met beenmergstamcellen zijn minimaal
100 miljoen cellen nodig. Het
kweken duurt 4 weken.
Daarom werken verschillende
bedrijven en universiteiten aan
machines die dat werk kunnen
doen. Bioreactoren noemen ze
die. Een bioreactor ziet eruit
als een koelkast. In de reactor
zijn de temperatuur, vochtigheid en zuurstofconcentratie
optimaal voor het kweken van
cellen. En ze krijgen continu
precies genoeg voeding.
Onderzoekers van de Universiteit Twente ontwikkelden
zo’n bioreactor. Door de
omstandigheden optimaal te
houden kost het kweken van
de 100 miljoen cellen in deze
reactor maar 2 tot 3 weken.
De onderzoekers hopen over
een paar jaar dit soort bioreactoren aan laboratoria en
bedrijven te kunnen leveren.
MEER INFORMATIE
Stamcellen, Christine Mummery, Veen
Magazines (2007): toegankelijk boek
over deze cellen en hun mogelijke
toepassingen.
EXTRA
19