Wat zijn stamcellen en wat doen ze?
Cellen in het lichaam hebben specifieke doeleinden, maar stamcellen zijn cellen die nog geen specifieke rol hebben en die bijna elke cel kunnen worden die nodig is.
Stamcellen zijn ongedifferentieerde cellen die kunnen veranderen in specifieke cellen, zoals het lichaam ze nodig heeft.
Wetenschappers en artsen zijn geïnteresseerd in stamcellen omdat ze helpen verklaren hoe sommige functies van het lichaam werken en hoe ze soms fout gaan.
Stamcellen zijn ook veelbelovend voor de behandeling van sommige ziekten die momenteel niet te genezen zijn.
Bronnen van stamcellen
Stamcellen zijn afkomstig uit twee hoofdbronnen: volwassen lichaamsweefsels en embryo's. Wetenschappers werken ook aan manieren om stamcellen uit andere cellen te ontwikkelen, met behulp van genetische "herprogrammering" -technieken.
Volwassen stamcellen
Stamcellen kunnen in elk type cel veranderen voordat ze gedifferentieerd worden.
Het lichaam van een persoon bevat zijn hele leven stamcellen. Het lichaam kan deze stamcellen gebruiken wanneer het ze nodig heeft.
Ook wel weefselspecifieke of somatische stamcellen genoemd, volwassen stamcellen bestaan door het hele lichaam vanaf het moment dat een embryo zich ontwikkelt.
De cellen bevinden zich in een niet-specifieke toestand, maar ze zijn meer gespecialiseerd dan embryonale stamcellen. Ze blijven in deze toestand totdat het lichaam ze nodig heeft voor een specifiek doel, bijvoorbeeld als huid- of spiercellen.
Het dagelijkse leven betekent dat het lichaam voortdurend zijn weefsels vernieuwt. In sommige delen van het lichaam, zoals de darmen en het beenmerg, delen stamcellen zich regelmatig om nieuwe lichaamsweefsels te produceren voor onderhoud en reparatie.
Stamcellen zijn aanwezig in verschillende soorten weefsel. Wetenschappers hebben stamcellen in weefsels gevonden, waaronder:
- de hersenen
- beenmerg
- bloed en bloedvaten
- skeletspieren
- huid
- de lever
Stamcellen kunnen echter moeilijk te vinden zijn. Ze kunnen jarenlang niet-verdelend en niet-specifiek blijven totdat het lichaam ze oproept om nieuw weefsel te repareren of te laten groeien.
Volwassen stamcellen kunnen zich voor onbepaalde tijd delen of zichzelf vernieuwen. Dit betekent dat ze verschillende celtypen kunnen genereren uit het oorspronkelijke orgaan of zelfs het oorspronkelijke orgaan volledig kunnen regenereren.
Deze deling en regeneratie is hoe een huidwond geneest, of hoe een orgaan zoals de lever zichzelf kan herstellen na beschadiging.
In het verleden dachten wetenschappers dat volwassen stamcellen alleen konden differentiëren op basis van hun weefsel van oorsprong. Er zijn echter aanwijzingen dat ze kunnen differentiëren om ook andere celtypen te worden.
Embryonale stamcellen
Vanaf het allereerste stadium van de zwangerschap, nadat het sperma de eicel heeft bevrucht, vormt zich een embryo.
Ongeveer 3-5 dagen nadat een sperma een eicel heeft bevrucht, neemt het embryo de vorm aan van een blastocyst of een bolletje cellen.
De blastocyst bevat stamcellen en wordt later in de baarmoeder geïmplanteerd. Embryonale stamcellen zijn afkomstig van een blastocyst die 4-5 dagen oud is.
Wanneer wetenschappers stamcellen uit embryo's halen, zijn dit meestal extra embryo's die het resultaat zijn van in-vitrofertilisatie (IVF).
In IVF-klinieken bevruchten de artsen meerdere eicellen in een reageerbuis, om er zeker van te zijn dat er tenminste één overleeft. Ze zullen dan een beperkt aantal eicellen implanteren om een zwangerschap te beginnen.
Wanneer een sperma een ei bevrucht, combineren deze cellen om een enkele cel te vormen die een zygote wordt genoemd.
Deze eencellige zygote begint zich dan te delen en vormt 2, 4, 8, 16 cellen, enzovoort. Nu is het een embryo.
Al snel, en voordat het embryo in de baarmoeder implanteert, is deze massa van ongeveer 150-200 cellen de blastocyst. De blastocyst bestaat uit twee delen:
- een buitenste celmassa die onderdeel wordt van de placenta
- een innerlijke celmassa die zich tot het menselijk lichaam zal ontwikkelen
De binnenste celmassa is waar embryonale stamcellen worden gevonden. Wetenschappers noemen deze totipotente cellen. De term totipotent verwijst naar het feit dat ze het totale potentieel hebben om zich tot elke cel in het lichaam te ontwikkelen.
Met de juiste stimulatie kunnen de cellen bloedcellen, huidcellen en alle andere celtypen worden die een lichaam nodig heeft.
In de vroege zwangerschap duurt het blastocyststadium ongeveer 5 dagen voordat het embryo in de baarmoeder of baarmoeder implanteert. In dit stadium beginnen stamcellen te differentiëren.
Embryonale stamcellen kunnen differentiëren in meer celtypen dan volwassen stamcellen.
Mesenchymale stamcellen (MSC's)
MSC's zijn afkomstig van het bindweefsel of stroma dat de organen en andere weefsels van het lichaam omgeeft.
Wetenschappers hebben MSC's gebruikt om nieuwe lichaamsweefsels te maken, zoals bot-, kraakbeen- en vetcellen. Ze kunnen ooit een rol spelen bij het oplossen van een breed scala aan gezondheidsproblemen.
Geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPS)
Wetenschappers maken deze in een laboratorium met behulp van huidcellen en andere weefselspecifieke cellen. Deze cellen gedragen zich op dezelfde manier als embryonale stamcellen, dus ze kunnen nuttig zijn voor het ontwikkelen van een reeks therapieën.
Er is echter meer onderzoek en ontwikkeling nodig.
Om stamcellen te laten groeien, extraheren wetenschappers eerst monsters uit volwassen weefsel of een embryo. Ze plaatsen deze cellen vervolgens in een gecontroleerde cultuur waar ze zich zullen delen en reproduceren, maar zich niet verder zullen specialiseren.
Stamcellen die zich delen en reproduceren in een gecontroleerde cultuur, worden een stamcellijn genoemd.
Onderzoekers beheren en delen stamcellijnen voor verschillende doeleinden. Ze kunnen de stamcellen stimuleren om zich op een bepaalde manier te specialiseren. Dit proces staat bekend als gerichte differentiatie.
Tot nu toe was het gemakkelijker om grote aantallen embryonale stamcellen te kweken dan volwassen stamcellen. Wetenschappers boeken echter vooruitgang met beide celtypen.
Soorten stamcellen
Onderzoekers categoriseren stamcellen op basis van hun potentieel om te differentiëren in andere soorten cellen.
Embryonale stamcellen zijn het krachtigst, aangezien het hun taak is om elk type cel in het lichaam te worden.
De volledige classificatie omvat:
Totipotent: deze stamcellen kunnen differentiëren in alle mogelijke celtypen. De eerste paar cellen die verschijnen als de zygote begint te delen, zijn totipotent.
Pluripotent: deze cellen kunnen in bijna elke cel veranderen. Cellen uit het vroege embryo zijn pluripotent.
Multipotent: deze cellen kunnen differentiëren tot een nauw verwante celfamilie. Volwassen hematopoëtische stamcellen kunnen bijvoorbeeld rode en witte bloedcellen of bloedplaatjes worden.
Oligopotent: deze kunnen differentiëren in een paar verschillende celtypen. Volwassen lymfoïde of myeloïde stamcellen kunnen dit doen.
Unipotent: deze kunnen slechts één soort cellen produceren, en dat is hun eigen type. Het zijn echter nog steeds stamcellen omdat ze zichzelf kunnen vernieuwen. Voorbeelden zijn onder meer volwassen spierstamcellen.
Embryonale stamcellen worden als pluripotent beschouwd in plaats van totipotent omdat ze geen deel kunnen uitmaken van de extra-embryonale membranen of de placenta.
Toepassingen
Stamcellen hebben zelf geen enkel doel, maar zijn om verschillende redenen belangrijk.
Ten eerste kunnen veel stamcellen met de juiste stimulatie de rol van elk type cel aannemen en beschadigd weefsel regenereren onder de juiste omstandigheden.
Dit potentieel kan levens redden of wonden en weefselschade bij mensen herstellen na een ziekte of letsel. Wetenschappers zien veel mogelijke toepassingen voor stamcellen.
Weefselregeneratie
Weefselregeneratie is waarschijnlijk het belangrijkste gebruik van stamcellen.
Tot nu toe moest iemand die bijvoorbeeld een nieuwe nier nodig had, wachten op een donor en vervolgens een transplantatie ondergaan.
Er is een tekort aan donororganen, maar door stamcellen te instrueren om op een bepaalde manier te differentiëren, kunnen wetenschappers ze gebruiken om een specifiek weefseltype of orgaan te laten groeien.
Doktoren hebben bijvoorbeeld al stamcellen van net onder het huidoppervlak gebruikt om nieuw huidweefsel te maken. Ze kunnen dan een ernstige brandwond of een ander letsel herstellen door dit weefsel op de beschadigde huid te transplanteren, en nieuwe huid zal teruggroeien.
Behandeling van hart- en vaatziekten
In 2013 rapporteerde een team van onderzoekers van het Massachusetts General Hospital in PNAS vroege editie dat ze bloedvaten hadden gemaakt in laboratoriummuizen, met behulp van menselijke stamcellen.
Binnen twee weken na implantatie van de stamcellen waren netwerken van doorbloede bloedvaten gevormd. De kwaliteit van deze nieuwe bloedvaten was net zo goed als de nabijgelegen natuurlijke.
De auteurs hoopten dat dit type techniek uiteindelijk zou kunnen helpen bij de behandeling van mensen met hart- en vaatziekten.
Behandeling van hersenziekten
Artsen kunnen op een dag vervangende cellen en weefsels gebruiken om hersenziekten, zoals Parkinson en Alzheimer, te behandelen.
Bij Parkinson leidt schade aan hersencellen bijvoorbeeld tot ongecontroleerde spierbewegingen. Wetenschappers zouden stamcellen kunnen gebruiken om het beschadigde hersenweefsel aan te vullen. Dit zou de gespecialiseerde hersencellen kunnen terughalen die de ongecontroleerde spierbewegingen stoppen.
Onderzoekers hebben al geprobeerd embryonale stamcellen te differentiëren tot dit soort cellen, dus behandelingen zijn veelbelovend.
Therapie met celdeficiëntie
Wetenschappers hopen ooit in een laboratorium gezonde hartcellen te kunnen ontwikkelen die ze kunnen transplanteren naar mensen met een hartaandoening.
Deze nieuwe cellen kunnen hartschade herstellen door het hart opnieuw te bevolken met gezond weefsel.
Evenzo kunnen mensen met diabetes type I pancreascellen krijgen om de insulineproducerende cellen te vervangen die hun eigen immuunsysteem heeft verloren of vernietigd.
De enige huidige therapie is een alvleeskliertransplantatie, en er zijn maar heel weinig alvleeskliertransplantaties beschikbaar.
Bloedziekte behandelingen
Artsen gebruiken nu routinematig volwassen hematopoëtische stamcellen om ziekten te behandelen, zoals leukemie, sikkelcelanemie en andere immunodeficiëntieproblemen.
Hematopoëtische stamcellen komen voor in bloed en beenmerg en kunnen alle soorten bloedcellen produceren, inclusief rode bloedcellen die zuurstof vervoeren en witte bloedcellen die ziektes bestrijden.
Stamcellen doneren of oogsten
Mensen kunnen stamcellen doneren om een dierbare te helpen, of mogelijk voor eigen gebruik in de toekomst.
Donaties kunnen afkomstig zijn uit de volgende bronnen:
Beenmerg: Deze cellen worden onder algemene verdoving genomen, meestal uit het heup- of bekkenbot. Technici isoleren vervolgens de stamcellen uit het beenmerg voor opslag of donatie.
Perifere stamcellen: een persoon krijgt verschillende injecties die ervoor zorgen dat zijn beenmerg stamcellen in het bloed afgeeft. Vervolgens wordt bloed uit het lichaam verwijderd, een machine scheidt de stamcellen af en artsen brengen het bloed terug naar het lichaam.
Navelstrengbloed: stamcellen kunnen na de bevalling uit de navelstreng worden geoogst, zonder schade voor de baby. Sommige mensen doneren het navelstrengbloed en anderen slaan het op.
Dit oogsten van stamcellen kan duur zijn, maar de voordelen voor toekomstige behoeften zijn onder meer:
- de stamcellen zijn gemakkelijk toegankelijk
- minder kans op afstoting van getransplanteerd weefsel als het afkomstig is uit het eigen lichaam van de ontvanger
Onderzoek en wetenschappelijke ontdekking
Stamcellen zijn niet alleen nuttig als mogelijke therapieën, maar ook voor onderzoeksdoeleinden.
Wetenschappers hebben bijvoorbeeld ontdekt dat het in- of uitschakelen van een bepaald gen kan leiden tot differentiatie. Door dit te weten, kunnen ze onderzoeken welke genen en mutaties welke effecten veroorzaken.
Gewapend met deze kennis kunnen ze misschien ontdekken wat de oorzaak is van een breed scala aan ziekten en aandoeningen, waarvan sommige nog niet genezen zijn.
Abnormale celdeling en differentiatie zijn verantwoordelijk voor aandoeningen zoals kanker en aangeboren handicaps die vanaf de geboorte ontstaan. Weten waardoor de cellen zich op de verkeerde manier delen, kan tot genezing leiden.
Stamcellen kunnen ook helpen bij de ontwikkeling van nieuwe medicijnen. In plaats van medicijnen te testen op menselijke vrijwilligers, kunnen wetenschappers beoordelen hoe een medicijn normaal, gezond weefsel beïnvloedt door het te testen op weefsel dat is gekweekt uit stamcellen.
Video: Wat zijn stamcellen?
Bekijk de video voor meer informatie over stamcellen.
Controverse
Er is enige controverse geweest over stamcelonderzoek. Het betreft voornamelijk werk aan embryonale stamcellen.
Gebruik van embryo's voor stamcellen
Het argument tegen het gebruik van embryonale stamcellen is dat het een menselijke blastocyst vernietigt en dat het bevruchte ei zich niet tot een persoon kan ontwikkelen.
Tegenwoordig zoeken onderzoekers naar manieren om stamcellen te maken of te gebruiken waar geen embryo's bij betrokken zijn.
Mengen van mens en dier
Bij stamcelonderzoek worden vaak menselijke cellen ingebracht in dieren, zoals muizen of ratten. Sommige mensen beweren dat hierdoor een organisme kan ontstaan dat gedeeltelijk menselijk is.
In sommige landen is het illegaal om embryonale stamcellijnen te produceren. In de Verenigde Staten kunnen wetenschappers embryonale stamcellijnen maken of ermee werken, maar het is illegaal om federale fondsen te gebruiken om stamcellijnen te onderzoeken die na augustus 2001 zijn gemaakt.
Stamceltherapie en FDA-regelgeving
Sommige mensen bieden al "stamceltherapieën" aan voor verschillende doeleinden, zoals behandelingen tegen veroudering.
De meeste van deze toepassingen hebben echter geen goedkeuring van de Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA). Sommigen van hen zijn misschien illegaal en sommige kunnen gevaarlijk zijn.
Iedereen die stamcelbehandeling overweegt, moet bij de leverancier of de FDA controleren of het product is goedgekeurd en of het is gemaakt op een manier die voldoet aan de FDA-normen voor veiligheid en effectiviteit.
