ZO 1.2 De stamcel Flashcards
Wat zijn de kenmerken van embryonale stamcellen?
Men kan embryonale stamcellen (ES) uit zeer vroege menselijke embryo’s isoleren en die vervolgens in kweek brengen. Menselijke ES-cellen hebben het potentieel zich tot elk type cel in het lichaam te ontwikkelen. Dit opent de deur naar klinische toepassingen, zoals de behandeling van neurodegeneratieve ziekten of hartinfarcten. Echter, een belangrijke uitdaging is dat ES-cellen niet lichaamseigen zijn. Lichaamseigen ES-cellen zouden kunnen worden gemaakt met behulp van een techniek waarbij een somatische celkern wordt getransplanteerd in een kernloze eicel. Deze methode wordt ook gebruikt voor het kloneren van dieren. Dit roept echter ethische bezwaren op en is technisch complex. In plaats van ES-cellen worden ook andere stamcellen, verkregen uit volwassen weefsels of uit bepaalde tumoren, overwogen voor transplantatie doeleinden.
Welke cellen gebruik je om ES-cellen te isoleren?
Humane embryonale stamcellen worden uit een embryo van 4-5 dagen geïsoleerd. In dit stadium wordt het embryo een blastocyst genoemd. De humane blastocysten die gebruikt zijn voor het kweken van ES-cellen zijn ‘overgebleven’ embryo’s verkregen bij in vitro fertilisatie (IVF). Uit de blastocyst wordt de ‘binnenste celmassa’, ‘inner cell mass’ (‘embryoblast’) geïsoleerd. Hieruit ontstaat bij normale ontwikkeling het gehele embryo en een deel van de placenta.
Wat is het risico van het kweken van stamcellen en hoe kun je dit aantonen?
Bij het kweken van stamcellen bestaat het risico dat de cellen differentiëren. Er zijn verschillende methodes om te controleren of humane ES-cellen gedifferentieerd zijn:
- Men kan het vermogen van de ES-cellen om zich te blijven delen testen;
- Men kan het ‘ongedifferentieerde’ uiterlijk van de ES-cellen onder de microscoop controleren;
- ES-cellen kunnen met immunocytochemische technieken worden onderscheiden van andere cellen (bijvoorbeeld met antilichamen tegen Oct4);
- De pluripotentie kan worden getest door de cellen te laten differentiëren in vivo en in vitro.
Hoe kunnen ES-cellen differentiëren?
ES-cellen differentiëren onder invloed van een groot aantal factoren, bij de muis kan dit bijvoorbeeld plaatsvinden na toevoeging van insuline en bFGF. De werking van dit soort factoren is erg contextafhankelijk, waardoor het effect ook heel anders kan zijn voor cellen van verschillende organismen. Bij humane ES-cellen draagt bFGF bijvoorbeeld bij aan het handhaven van de ongedifferentieerde toestand van de cellen.
Waaruit kunnen volwassen stamcellen worden geïsoleerd?
Volwassen stamcellen kunnen worden geïsoleerd uit de volgende organen:
- Hersenen;
- Beenmerg;
- Bloedvaten;
- Skeletspieren;
- Huid;
- Lever.
Volwassen stamcellen spelen waarschijnlijk een rol bij herstel van weefsel na beschadiging en zijn van belang voor het behoud van homeostase zoals bijvoorbeeld de aanmaak van bloedcellen in het beenmerg.
Wat is transdifferentiatie?
In het algemeen werd er van uitgegaan dat zich uit weefsel specifieke stamcellen alleen weefsel specifieke cellen kunnen ontwikkelen, maar recent is het mogelijk gebleken om uit bijvoorbeeld beenmerg stamcellen zenuw- of spiercellen te kweken. Transdifferentiatie is het vermogen van volwassen stamcellen om te differentiëren tot zeer veel verschillende typen cellen. Deze gegevens zijn echter nog zeer controversieel.
Wat zijn de potentiële klinische toepassingen van stamcellen?
Er bestaat veel belangstelling om stamcellen te gebruiken voor transplantatie bij weefselbeschadiging en degeneratieve ziekten. Voordelen van ES-cellen ten opzichte van volwassen stamcellen bij een dergelijke toepassing zou zijn dat deze cellen makkelijker te kweken zijn, en dat de ES-cellen beter in staat zijn zich tot het gewenste celtype te differentiëren. Aan de andere kant zijn ES-cellen niet lichaamseigen wat weer nadelig is. Recent zijn voor het eerst lichaamseigen ES-cellen gegenereerd door middel van een techniek die somatic cell nuclear transfer (SCNT) of therapeutisch kloneren genoemd wordt.
Wat zijn de kenmerken van IPS?
Onlangs zijn onderzoekers erin geslaagd om gedifferentieerde cellen (fibroblasten) zodanig te herprogrammeren dat deze identiek lijken aan ES-cellen en ook in alle celtypen kunnen differentiëren. Bij deze techniek zijn geen eicellen of embryo’s nodig. De fibroblasten kunnen gededifferentieerd worden door retrovirale vector kopieën van vier verschillende genen in te brengen:
- Sox2;
- Oct4;
- C-Myc;
- Klf4.
De eiwitten waarvoor deze genen coderen zijn allemaal transcriptiefactoren waarvan bekend is dat zij een rol spelen bij het behoud van de pluripotentie van embryonale stamcellen. Vervolgens zijn er cellen geselecteerd waarbij het endogene Oct4 en Nanog geactiveerd waren. Al deze cellen bleken ES-cel eigenschappen te bezitten en werden ‘induced pluripotent stem cells’ (IPS) genoemd. Inmiddels blijkt dat men in staat is om ook met andere combinaties van genen dedifferentiatie te bewerkstelligen. In sommige protocollen bleken zelfs slechts 3 factoren nodig. Helaas zit er ook een nadeel aan deze nieuwe techniek, de muizen met deze IPS ontwikkelen vaak tumoren. Dit probleem dient opgelost te worden voordat IPS-cellen voor therapeutische doeleinden kunnen worden gebruikt.
Mocht deze techniek bij mensen toepasbaar zijn dan zijn de ethische problemen omtrent therapeutisch kloneren die samenhangen met embryonale stamcellen niet meer relevant in het geval van IPS-stamcellen.
