Een hart voor stamcellen

Een hart voor stamcellen
Jean-Luc Rummens
6 januari 2014
Jessa onderzoek
hersteltherapie voor
patiënten met hartfalen
na een myocardinfarct
het menselijk hart
kroonslagader
of coronair
rechter
voorkamer
(atrium)
rechter
kamer
(ventrikel)
linker
voorkamer
linker
kamer
het hart
en de
bloedsomloop
myocardinfarct
myocardinfarct
onomkeerbaar
verlies van
hartspiercellen !
verstopte arterie =>
02 - tekort
=> afsterven van weefsel
=> littekenvorming
myocardinfarct
myocardinfarct => hartfalen
hartfalen => symptomen
kortademig en versneld hartritme
kuchen en hoesten
vochtopstapeling in de weefsels
vermoedheid
verminderde eetlust
braakneigingen
verwardheid
frekwente opnames in ziekenhuis
hartfalen
► incidentie : 0,1 - 0,5% per jaar
► prevalentie : 200.000 patiënten
► 1-jaar overlijden = 10 - 50%
voornaamste
doodsoorzaak
in de westerse wereld
Causes of Death in Europe (men)
European Cardiovascular Disease Statistics 2012 edition
Causes of Death in Europe (Women)
European Cardiovascular Disease Statistics 2012 edition
16
Economic Costs (€ thousands)
Production
Production
losses due to
losses due to
mortality
morbidity
€256,243
€201,880
€12,014,249
€5,530,552
Belgium
EU
Informal
care
€487,018
€22,812,144
European Cardiovascular Disease Statistics 2012 edition
2010
World wide
US$ 863 billion
22%
2030
US$ 1,044 billion
Bloom et al.The Global Economic Burden of Noncommunicable Diseases
(2011, world economic forum)
17
veranderen van levensstijl
► rookstop (rookstoplijn: 0800/111 00; www.jessazh.be)
► gewichtscontrole
► beperkt alcohol en caffeïne gebruik
► vetarm en zoutarm dieet
► training adhv revalidatieprogramma
► verminderen van stress
medicatie
β-blokkers
ACE inhibitoren
Vasodilatoren
Diuretica
Bloedverdunners
Cholesterol verlagende middelen
chirurgie : overbrugging
chirurgie : kunstpomp (Li-ventrikel)
LVAD
chirurgie
: harttransplantatie
ideale therapie voor
hartfalen?
vervangen van dood weefsel
hartfunctie herstellen
STAMCELLEN !?
stamcellen !?
STAMCELLEN
- bestaan ze ?
- wat zijn ze (definitie, kenmerken) ?
- wat doen ze ?
hallo,
ik ben het
geknipt bewijs
dat stamcellen
bestaan !
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
delen
zelfvernieuwing
uitgroeien
zelfvernieuwing
cytokines
groeifactoren
hormonen
uitgroeien
stamcellen : soorten
4embryonaal
4foetaal
4navelstrengbloed
4volwassen
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
volwassen stamcellen
klinisch gebruik ?
in Jessazh sinds 1995
autoloog
allogeen
behandeling van bepaalde bloedziekten
perifeer bloed
rode bloedcellen
witte bloedcellen
bloedplaatjes
BLOED is een ORGAAN
8opgebouwd uit CELLEN
8opgelost in een VLOEISTOF
BLOED is een ORGAAN
8opgebouwd uit CELLEN
ongedifferentieerd
= onrijp, moedercellen of stamcellen
= bloedvormende organen bv. beenmerg, milt, klier
gedifferentieerd
= rijp
= perifeer bloed, klier
invriezen van stamcellen
weefselbank voor hematopoietische stamcellen
Jessa ziekenhuis Hasselt – FAGG 04-0005 / JACIE
intensieve hematologie
stamcellen !?
STAMCELLEN
√ bestaan ze ?
√ wat zijn ze (definitie,kenmerken) ?
√ wat doen ze ?
ideale therapie voor myocardinfarct?
vervangen van
dood weefsel
hartfunctie
herstellen
STAMCELLEN !?
Jessa Phase I clinical trial: 2004-2006
Chronic heart failure
40 ml
After ON incubation
beenmergafname
prikken t.h.v.
de heupkam
+/- 120 ml
beenmergafname
isolatie beenmergstamcellen
isolatie beenmergstamcellen
Plasma
beenmerg
staal
Ficoll
MNC + SC
Ficoll
RBC en granulo’s
isolatie beenmergstamcellen
Plasma
Beenmerg
staal
Ficoll
MNC+SC
RBC en granulocyten
gebeurt er iets … ?
A
B
voor
gebeurt er iets … JA !
voor
na
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
wat gebeurt er … ????
celproces in het
hart
= BLACK BOX !
terug naar het laboratorium…
neonatale ratjes
(dag 0- dag 4)
besluit !!!!
beenmergstamcellen kunnen niet
differentiëren tot functionele cardiomyocyten
verbetering te wijten aan paracrien effect van
beenmergstamcellen op endogeen
herstelmechanisme
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 2009 - CYTOTHERAPY
zijn er stamcellen in het hart ?
Ja !
►Messina et al. : cardiosphere derived cells (CDC)
►Anversa et al. : c-kit+ CSC
cardiale stamcellen (CSC)
cardiale stamcellen
voorgeprogrammeerd
naar hartspiercellen
moeilijker te isoleren
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 ?
isolatie van hartstamcellen
isolatie uit
hartoor
zowel bij proefdieren
als bij de mens
isolatie van hartstamcellen met
nieuwe techniek (enzymatisch)
Single cells
Dissociation with
collagenase type II
ALDEFLUOR®
CSC
CSC
nieuwe techniek =>
nieuw stamceltype !
Cardiac Atrial Appendage Stem Cells (CASCs)
0,9±0,8%
Single cell suspension
of human heart auricle
Aldefluor
±10 000 per isolation (n=90)
DEAB
Cardiac Atrial Appendage Stem Cell
(CASCs)
terug naar het laboratorium…
neonatale ratjes
(dag 0- dag 4)
laboratoriumonderzoek CASCs
zelfvernieuwing & delen
van hartstamcel (CASC) naar …
kloppende hartspiercel
TnT
DAPI
630x
GFP
TnT
630x
630x
GFP
TnI
630x
630x
Merge
630x
TnI
DAPI
630x
Merge
630x
van hartstamcel (CASC) naar …
kloppende hartspiercel
Inward calcium current
Inward sodium current
GFP labelled CASCs
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
van het laboratorium naar …
de proefdieren (Göttingen minipig)
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
The Göttingen Minipig Infarction Model:
Methode
2 uur LAD afsluiting
81
The Preclinical Protocol
-2 Months
Mini-thoracotomy,
isolation, ex vivo
expansion of porcine
CASCs
2 Months
0 day
Infarct induction and autologous
transplantation of porcine CASCs
Baseline MRI of
every pig
MRI to evaluate
cardiac function
Day 2
4 months
MRI to determine
infarct size and loss of
cardiac function
MRI to evaluate
cardiac function and
excision of the heart
for histology
monitoring minipigs
83
in vivo differentiatie van CASCs
naar hartspiercellen
GFP/Troponin T/Dapi
The Cardiac Atrial Appendage Stem Cell
een nieuwe kandidaat voor hartherstel
The Cardiac Atrial Appendage Stem Cell
wanneer toepassing bij de mens ?
Jessa onderzoek na de CASC’s
Study of paracrine mechanisms for
myocardial regeneration
Study of multipotent character of
CASCs and their behavior in ischemic
conditions.
In vivo myocardial regeneration of
CASCs
Study of activation of the endogeneous
heart repair and repression of fibrosis.
migratie van de CASCs
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 Windmoldersa,b, Astrid De Boeckc,1, Remco Koninckxa,b, Annick Daniëlsa, Olivier De Weverc, Marc
Brackec, Marc Hendrikxb,d, Karen Hensena,b, Jean-Luc Rummensa,b
gebeurt er iets … JA !
A
B
voor
C
na
D
Jessa onderzoeksteam
M Hendrikx, JL Rummens, A Daniels, K Hensen, L Willems,
S Windmolders, R Koninckx, Y Fanton, B Robic
Anesthesisten Jessa
- Jasperina Dubois
- Luc Jamaer
Radiologen Jessa
- Eric Bijnens
HARTELIJK DANK
VOOR UW AANDACHT !
95