Stamcellen, een waardevol instrument voor ziekteonderzoek

Stamcellen als therapie blijft echter een ander verhaal. Resultaten van de eerste klinische studies zijn veelbelovend, maar vragen nog veel bijkomend onderzoek. Wie vandaag, tegen betaling en buiten een context van klinische studies, stamceltherapie aanbiedt als oplossing voor ziekten als ALS, parkinson of andere degeneratieve aandoeningen, is een charlatan.

Op VIB biotechdag – 25 oktober in Gasthuisberg – zullen bezoekers worden rondgeleid door medewerkers van het Stamcelinstituut Leuven. Naast informatie over de ‘in-and-outs’ van stamcellen, is er ook van alles te zien: zenuwcellen opgekweekt in een petrischaal of kloppende hartcellen afkomstig van huidcellen. Artsenkrant deed al een voorafname op Biotechdag en ging op bezoek bij prof. Catherine Verfaillie, directeur van het Stamcelinstituut Leuven, en een van de talrijke onderzoekers met wie ze samenwerkt: prof. Philip Van Damme, neuroloog aan het UZ Leuven en onderzoeker aan het VIB Vesalius Research Center van de KU Leuven.

iPS-cellen

“Het stamcelonderzoek is in een echte stroomversnelling gekomen in 2006”, vertelt Catherine Verfaillie, “met de ontdekking dat je volwassen cellen kan herprogrammeren tot pluripotente stamcellen door er vier genen aan toe te voegen. We spreken van ‘induced pluripotent stem cells’ of kortweg iPS-cellen. Voor de Japanse onderzoeker Shinya Yamanaka leverde dat onderzoek zes jaar later al een Nobelprijs op, terecht overigens.” “De mogelijkheden zijn enorm”, vervolgt Verfaillie. “Het betekent dat je bijvoorbeeld van een huidcel een stamcel kunt maken, die je vervolgens opnieuw laat differentiëren tot een levercel, insulineproducerende cel, zenuwcel of welke cel je maar wil.” Tot voor 2006 waren daar embryonale stamcellen voor nodig, met alle ethische besognes die dat meebracht. Nu kan het rechtstreeks uit volwassen cellen.

Modellen voor neurodegeneratie

“Onze samenwerking dateert van 2007”, herinnert Van Damme zich. “Wij zijn geïnteresseerd in neurodegeneratieve ziekten,waaronder frontotemporale dementie (FTD) en amyotrofische laterale sclerose (ALS).” Van Damme zag in de iPSC-technologie mogelijkheden om cellulaire modellen voor deze ziekten op te zetten.

Het principe is telkens hetzelfde: huid- of bloedcellen van patiënten omzetten tot stamcellen en deze vervolgens differentiëren tot zenuwcellen. Tijdens en na die differentiatie kunnen de onderzoekers nagaan welke mechanismen er achter de neurodegeneratie van die ziektes schuilgaan.

Frontotemporale dementie

Een belangrijk succes werd rond de jaarwisseling gepubliceerd voor frontotemporale dementie, een erfelijke vorm van dementie waarbij zenuwcellen in de hersenschors progressief in verval raken. Dit verval uit zich niet in vergeetachtigheid, wel in opvallende gedragsveranderingen of moeilijkheden met taal. Een van de meest voorkomende oorzaken van FTD zijn mutaties in het gen voor progranuline. Verfaillie en Van Damme onderzochten het effect van een tekort aan progranuline op de vorming van corticale iPSC-zenuwcellen.

Het genereren van hersenschorsneuronen bleek moeilijk wanneer de iPS-cellen afkomstig waren van FTD-patiënten. Bovendien achterhaalden de Leuvense onderzoekers dat de zogenaamde Wnt-signaalcascade in deze cellen verstoord is. Ze konden de neurodegeneratie in deze cellen afstoppen door de progranulineconcentratie te normaliseren of de Wnt-signaalketen te corrigeren. Dit is congruent met nieuwe klinische data die aantonen dat patiënten met FTD al jaren voor de ziekte gediagnosticeerd wordt afwijkende hersenscans hebben, een voorbode van het klinisch ziektebeeld.

Celmodel naast diermodel

“Dergelijke celmodellen openen perspectieven op nieuwe behandelingen,” stelt Van Damme en hij verwijst naar recent onderzoek van het Harvard Stem Cell Institute. Harvard onderzoekers ontdekten via iPSC-technologie dat een bestaand epilepsiegeneesmiddel – retigabine – de overleving van motorische neuronen van ALSpatienten ten goede komt. Een klinische studie met retigabine staat op dit ogenblik in de steigers.

3D-modellen

“Het opzetten van en het onderzoek naar dergelijke cellulaire modellen – ook voor andere ziekten dan neurodegeneratieve – vormt een van de speerpunten van het onderzoek binnen het Stamcelinstituut Leuven”, legt Verfaillie uit. “We staan daarbij ook nog maar aan het begin. Vandaag gebeurt dat onderzoek meestal op celculturen in twee dimensies, maar we evolueren steeds meer naar 3D-modellen. Immers die FTD- of ALS-neuronen groeien in een 3D-omgeving samen met ondersteunende cellen. De volgende stap is om die omgeving na te bootsen.” Voor andere ziektes is het Stamcelinstituut al goed op weg om 3D-organoïden op te groeien die uit een mengsel van celtypes bestaan. Een bijkomende stap is dat de Leuvense onderzoekers ook neuronale celmodellen gaan verbinden met nanochips. “Op die manier kunnen we hun elektrische functies meten”, aldus Verfaillie. “Dat is een samenwerkingsproject met Imec.”

Celtherapie

Tegelijkertijd legt Verfaillie de vinger op de wonde waarom celtherapie met stamcellen voor neurodegeneratieve aandoeningen nog niet voor morgen is. “Ondanks de grote hoop die patiënten en hun familieleden koesteren”, stelt Van Damme. “Bij neurodegeneratieve aandoeningen als ALS en FTD zijn niet alleen zenuwcellen betrokken, maar ook glia-cellen en andere ondersteunende cellen.” Een stamcelbehandeling zal alleen effect hebben als ze alle componenten die bijdragen aan neurodegeneratie aanpakt, en daar staan we nog ver vanaf.

“Parkinson komt misschien binnen de hersenziekten als eerste aan bod voor stamcelbehandeling”, aldus Verfaillie. “Het betreft hier vooral dopamineproducerende zenuwcellen die degenereren.” Ook voor maculadegeneratie – met enkele succesvolle klinische celtherapiestudies – en diabetes heeft Verfaillie hoop dat therapeutische toepassingen op niet al te lange termijn mogelijk worden.

Voor wie vandaag echter patiënten lokt met stamceltherapie, hebben Van Damme en Verfaillie weinig goede woorden over.

“Gelukkig is die hype een beetje over en beseffen ook wanhopige patiënten dat een bezoek bij een Chinese of andere wonderdokter eigenlijk alleen resulteert in een financiële aderlating”, stelt Van Damme. “Wel zien we dat patiënten bereid zijn om mee te werken aan wetenschappelijk onderzoek door bijvoorbeeld lichaamsmateriaal af te staan. Wij, als onderzoekers, zijn bijzonder blij met die medewerking.”

Auteur: Peter Raeymaekers