Orgaan stuk? Dan maken we een nieuwe

Speciale stamcellen kunnen uitgroeien tot organen

Oude versleten organen vervangen door nieuwe te laten groeien uit stamcellen - dat is de belofte van de regeneratieve geneeskunde. In Nederlandse laboratoria werken wetenschappers aan oplossingen voor nierziekten, diabetes, artrose en hartziekten.

Regeneratie (letterlijk: ‘opnieuw ontstaan’) komt bij mensen al van nature voor. Vooral onze huid en lever hebben een groot vermogen tot zelfherstel. Tijdens een leverdonatie kan een arts bij een levende donor een deel gezond leverweefsel wegnemen en daarmee de functie van een zieke lever vervangen. Het stukje lever groeit in de ontvangende patiënt terug tot bijna de oorspronkelijke grootte en ook de lever van de donor groeit deels weer terug. Verder herstelt de functie van de levers van donor en ontvanger gedeeltelijk. Hoewel de lever uitzonderlijk is in zijn regeneratieve vermogen, kunnen veel andere organen zichzelf ook deels herstellen. Hoe dat kan? Dankzij stamcellen. Dit soort cellen staat aan de basis van een nieuwe tak van onderzoek: de regeneratieve geneeskunde.

Een grote belofte

Stamcellen kunnen ieder celtype worden dat in ons lichaam aanwezig is, in tegenstelling tot de meeste cellen in ons lichaam. Die zijn niet flexibel: een huidcel blijft de rest van zijn leven een huidcel. Met stamcellen kunnen onderzoekers elk celtype maken en daarmee in de toekomst mogelijk schade door veroudering herstellen. Zo kunnen stamcellen in een laboratorium omgetoverd worden tot zenuwcellen. Buitenlandse onderzoekers bekijken nu wat er gebeurt als je deze zenuwcellen inspuit bij patiënten met de ziekte van Parkinson. De hoop is dat de nieuwe zenuwcellen de taken van de zieke zenuwcellen deels gaan overnemen.

En de mogelijkheden zijn niet beperkt tot losse cellen; onderzoekers werken ook aan de ontwikkeling van miniorgaantjes, de zogenoemde organoïden. De verwachting is dat in de verre toekomst zelfs volledige organen in een laboratorium gekweekt kunnen worden. In combinatie met andere technieken, zoals gentherapie, worden de mogelijkheden nog groter. Het vooruitzicht is dat er dan een oplossing komt voor het grote tekort aan donororganen in de wereld.

Speerpunten van onderzoek

Nederland staat in de voorhoede van landen die onderzoek doen naar regeneratieve therapie. RegMed XB, een grootschalig internationaal samenwerkingsverband op het gebied van regeneratieve geneeskunde, ontving in april van dit jaar miljoenen uit het Nationaal Groeifonds van de Nederlandse overheid om een pilotfabriek voor regeneratieve geneeskunde te bouwen. De fabriek krijgt locaties in Eindhoven, Leiden, Maastricht en Utrecht. Het onderzoeksprogramma richt zich op nierziekten, diabetes, osteoartritis (ook wel: artrose) en hartziekten.

Brigitte Wieles werkt als onderzoeker in het Leids Universitair Medisch Centrum. Zij vertelt over de stand van zaken: “In het laboratorium van hoogleraar Ton Rabelink ontwikkelen wij een mini-nier. We voegen signaalstoffen toe aan een bepaald type stamcellen, de ‘geïnduceerde pluripotente stamcellen’ (iPSCs). Deze cellen vormen spontaan een miniorgaan waarin alle cellen uit de nier aanwezig zijn. Het mini-orgaan lijkt niet op een nier qua uiterlijk, maar meer op een pannenkoek van 5 centimeter groot.”

Cellen mogen niet op hol slaan

Maar hoe veilig en werkzaam is deze mini-nier? De resultaten van onderzoek bij proefdieren zijn positief, vertelt Wieles. “Na transplantatie van onze mini-niertjes in de nieren van proefdieren groeiden ze verder en werden door bloedvaten verbonden met de rest van de nier. De mini-niertjes filterden ook stoffen uit het bloed, net zoals een gewone nier doet.”

Wat ook heel gunstig is: de transplantatie lijkt veilig te zijn. Een grote vrees bij de toepassing van producten uit stamcellen is de ontwikkeling van tumoren. Door toevoeging van signaalstoffen ontwikkelen iPSCs zich tot bijvoorbeeld niercellen, maar het kan gebeuren dat een paar cellen niet helemaal goed dit celtype worden, en die zouden op hol kunnen slaan. “Alle producten uit iPSCs moeten daarom heel goed getest worden op veiligheid. Bij onderzoek naar onze mininiertjes zagen wij geen tumorvorming, maar dit moet extra goed uitgezocht worden voordat we het daadwerkelijk bij patiënten in kunnen gaan zetten.”

Lange, hobbelige weg

Zijn de mininiertjes dan klaar voor klinische tests bij mensen? “Zo ver zijn we nog niet”, zegt Wieles. “Onze mininiertjes bevatten te weinig nefronen, de werkeenheden van de nieren. Dat betekent dat de niertjes niet optimaal functioneren. We zijn daarom op zoek naar andere signaalstoffen die we kunnen toevoegen, zodat meer stamcellen zich ontwikkelen tot nefronen. Ook bij osteoartritis en hartziekten staat het er ongeveer zo voor als bij nierziekten. Onderzoekers bekijken welke signalen het beste werken om stamcellen om te vormen tot kraakbeencellen en hartcellen.”

Het onderzoek naar type I diabetes is wél iets verder gevorderd. Het lukt onderzoekers goed om insulineproducerende cellen te maken uit stamcellen. De uitdaging is nog om uit te vinden hoe en waar de cellen het beste kunnen worden toegediend aan de patiënt. Om de cellen op hun plaats te houden, ontwikkelden onderzoekers uit Maastricht verschillende soorten ‘zakjes’. Zij doen nu proefdieronderzoek om te kijken welk type zakje op welke plek het beste werkt. De verwachting is dat de eerste klinische studies in Leiden binnen een jaar of twee kunnen beginnen.

Ondanks de hoopvolle onderzoeksresultaten, is de weg naar toepassing van regeneratieve therapieën bij patiënten nog lang en vol hobbels, legt Wieles uit. “Het is niet gemakkelijk om uit stamcellen werkende cellen of organen te maken. Een volgende uitdaging is opschaling. Wij kunnen nu een mininiertje maken van 5 centimeter, maar om voldoende nierfunctie te geven na transplantatie, zijn meerdere van deze mininiertjes nodig. Als we in staat zijn om voldoende mininiertjes te maken, moeten alle stappen die wij in ons onderzoekslaboratorium hebben uitgevoerd nogmaals plaatsvinden in een speciaal laboratorium waar extra aandacht is voor een veilig maakproces zonder vervuiling of fouten. Dat is namelijk een vereiste voor de productie van geneesmiddelen. Het hele proces kost veel tijd.”

Heel kostbaar

En dan is er nog het vraagstuk van de kosten. Wieles: “Op dit moment werken twee medewerkers een half jaar fulltime aan het maken van iPSCs uit een stukje donormateriaal. Daar komen de tijd en kosten voor het maken van specifieke cellen of miniorganen nog bij. Deze producten zijn daardoor nu heel kostbaar. Wel kunnen we veel stappen die nu nog handmatig plaatsvinden in de toekomst robotiseren, waardoor deze therapieën op de lange termijn goedkoper worden.”

Hoe dan ook moet voor elke aandoening bekeken worden of de kosten opwegen tegen de effecten van de behandeling. En een wondermiddel om alle vormen van veroudering tegen te gaan, is het niet. “De mens is geen auto waarbij je onderdelen kan blijven vervangen. De belofte van regeneratieve therapie is dat wij in de toekomst chronische ziekten kunnen genezen. Maar we moeten ook realistisch zijn: patiënten gaan binnen nu en tien jaar nog weinig merken.”

Wat is een iPSC?

Geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPSCs) komen van nature niet in ons lichaam voor, maar kunnen in een laboratorium worden gemaakt uit alle celtypen. De meeste cellen in ons lichaam hebben een vaste functie: een huidcel wordt nooit een hartcel. De Japanse onderzoeker Yamanaka ontdekte in 2006 dat als je de juiste signalen toevoegt aan cellen met een vaste functie, ze zich ontwikkelen tot stamcellen die weer ieder celtype kunnen worden dat in ons lichaam aanwezig is. Voor de productie van deze stamcellen kan een donor bijvoorbeeld een stukje huid of een buisje bloed afstaan. De iPSCs kunnen bijna oneindig verdubbelen in een laboratorium, waardoor onderzoekers uit de cellen van één gezonde donor producten voor duizenden patiënten kunnen maken.

Dit artikel verscheen eerder in +Gezond.

Bron(nen):