Kunnen stamcellen helpen bij hersenaandoeningen?
advertisement
Kunnen stamcellen helpen bij hersenaandoeningen? Ronald W.H. Verwer Nederlands Instituut voor Hersenonderzoek (KNAW), Meibergdreef 33, 1105 AZ Amsterdam Wat is een stamcel? Een echte stamcel (embryonale stamcel) kan zichzelf goed vermenigvuldigen en kan, in principe, elke andere cel in het lichaam vervangen. In feite is een embryonale stamcel een cel die zich nog in een heel vroeg ontwikkelingsstadium bevindt. Een gevaarlijke bijkomstigheid is dat stamcellen gemakkelijk in kankercellen kunnen veranderen. Ethische aspekten Menselijke embryonale stamcellijnen worden gemaakt uit de binnenste celmassa van blastocysten (Fig. 1), die overblijven bij in vitro fertilisatie. Ook kunnen voorlopercellen (iets verder ontwikkelde stamcellen) geïsoleerd worden uit navelstrengweefsel en navelstrengbloed. Menselijke stamcellen kunnen slechts met veel moeite in kweek worden gehouden, zonder dat zij verder differentiëren (zich verder specialiseren). Hierbij is het meestal noodzakelijk om muizen-fibroblasten als substraat samen met de menselijke stamcellen te kweken Fig. 1A en 1B). In beenmerg, huid, darm, pancreas en lever moeten stamcellen ook in volwassenheid, voor het goed functioneren van deze organen, continu nieuwe cellen aanmaken. In hersenen treedt bijna geen nieuwe vorming van cellen op. Alleen bij beschadiging komt celdeling van gliacellen voor om, via lidtekenvorming, de rest van de hersenen tegen verdere afbraak te beschermen. Zulke lidtekens zijn helaas vaak juist weer hindernissen bij eventueel herstel van verloren hersenfuncties. Als voorlopercellen of gliacellen zich ongebreideld gaan delen leidt dat tot hersentumoren. Er zijn slechts 2 gebieden (langs de laterale ventrikels en in de hippocampus) in volwassen menselijke hersenen waarin zich nog neurale stamcellen bevinden (Fig. 3). Fig. 3 Binnenste celmassa Gebieden waar zich neurale stamcellen bevinden Welke hersenziekten? ES-Celkolonies Fig. 1A 1B Gespecialiseerde stamcellen Gespecialiseerde stamcellen (eigenlijk voorlopercellen) kunnen maar een beperkt aantal celtypes vormen (Fig. 2). Dit zijn de stamcellen die nog tot in volwassenheid kunnen voortbestaan en die zich ook nog wel kunnen vermenigvuldigen, maar minder efficiënt dan embryonale stamcellen. Voorbeelden van volwassen voorlopercellen: • beenmergstamcellen/bloedstamcellen (hematopoietische stamcellen) • huidstamcellen • darmstamcellen • leverstamcellen • pancreas stamcellen • spierstamcellen • neurale stamcellen Fig. 2 Stamcellen in diermodellen voor hersenziekten In proefdieren blijken geïmplanteerde stamcellen naar plaatsen te migreren waar beschadigde cellen aanwezig zijn. Er zijn zelfs aanwijzingen dat na experimentele beschadiging van hersencellen bij dieren om bijvoorbeeld de ziekte van Parkinson, multipele sclerose of een beroerte na te bootsen, stamcellen de plaats en funktie van die beschadigde cellen kunnen overnemen. Ook kunnen stamcellen uitzaaiende glioblastoma-cellen achtervolgen op plaatsen waar geen operatieve ingrepen mogelijk zijn. Als het mogelijk wordt om deze stamcellen zodanig te manipuleren, dat zij de eenmaal ingehaalde glioblastomacellen onschadelijk maken, zal dat de bestrijding van hersentumoren aanzienlijk verbeteren. Reactivatie van verouderende en degenererende neuronen mbv stamcellen (ons eigen werk) Blastocyste (5 tot 6 dagen) Buitenste celmassa K N AW • • • • • • Ziekte van Parkinson: lokale degeneratie van cellen (Fig. 4A) Ziekte van Huntington: deels lokale degeneratie van cellen (Fig. 4B) Epilepsie: doorgaans tamelijk lokale aandoening Ziekte van Alzheimer: wijdverspreide degeneratie van cellen (Fig. 4C) Multipele sclerose: wijdverspreide degeneratie van cellen Amyotrophe lateraal sclerose: wijdverspreide degeneratie van cellen Bij de ziekte van Alzheimer (AD) begint het ziekteproces lokaal, maar breidt het zich geleidelijk steeds verder uit over grote delen van de hersenen. Daarom is celvervanging geen optie bij AD. Het blijkt echter dat neurale stamcellen stoffen uitscheiden die de overleving van neuronen in gekweekt hersenweefsel van overleden volwassen controlepersonen en Alzheimer-patienten verbeteren (Wu, Verwer et al., submitted). Als wij hersenweefselplakjes kweken zonder neurale stamcellen, gaan de neuronen langzaam allemaal dood (Fig. 5A en 5B), maar door de plakjes samen te kweken met neurale stamcellen, houden we heel veel neuronen in leven (Fig. 5C en 5D). Als neurale stamcellen inderdaad op afstand de levensvatbaarheid van degenererende neuronen kunnen verbeteren, maakt dat een daarop gebaseerde therapie gemakkelijker. Fig. 5A no neurospheres 5B 4B slices slices Bij deze ziekten gaan cellen verloren of zijn cellen permanent minder aktief (beschadigd). Fig. 4A 5C neurospheres 5D spiercellijn Degenerende neuronen bij de ziekte van Parkinson hematopoietische lijn Degenerende neuronen bij de ziekte van Huntington 4C neurale lijn kiemcellijn Embryonale stamcel (totipotent) Gespecialiseerde stamcellen (multipotent) Zelfvernieuwend Beperkt zelfvernieuwend Gedifferentieerde cellen Degenerende neuronen bij de ziekte van Alzheimer Het hersenweefsel van overleden donoren hebben wij verkregen via de Nederlandse Hersenbank (coordinator: Dr. R. Ravid).
