STAMCELLEN: SOORTEN, TOEPASSINGEN EN WAAR ZE VOORKOMEN - NEUROPSYCHOLOGIE

Stem cellen zijn een soort cel die van nature in alle meercellige levende wezens is gevonden. Ze worden gekenmerkt door de eigenschap dat ze differentiëren in elk type cel en zich delen om meer stamcellen te produceren.

Dit type cel is erg belangrijk vanaf vóór de geboorte, aangezien een paar dagen na het samenvoegen van de twee gameten zich beginnen te delen en zich vermenigvuldigen, waardoor stamcellen ontstaan die zich zullen specialiseren en de verschillende organen en weefsels van het lichaam van het embryo zullen voortbrengen.

Stamcel illustratie

Het belang van stamcellen ligt in hun verbazingwekkende potentieel om bijna elk type cel te ontwikkelen en te vormen. Dit vermogen kan worden gebruikt om beschadigde of vernietigde cellen te herstellen en aan te vullen.

Momenteel wordt de klinische toepassing van stamcellen onderzocht bij meerdere ziekten zoals Parkinson, Alzheimer of sommige aangeboren aandoeningen. Bovendien zijn er al op stamcellen gebaseerde producten die internationaal in de orthopedische geneeskunde worden gebruikt.

Zijn er stamcellen bij volwassenen of alleen bij kinderen?

Stamcellen komen nog steeds voor bij volwassen individuen, zij het in kleinere hoeveelheden en met minder potentieel dan in het embryonale stadium.

Deze stamcellen zijn aanwezig in bepaalde structuren zoals het beenmerg, de spieren en de hersenen; Dankzij hen kunnen beschadigde cellen worden vervangen en kunnen organen normaal blijven functioneren.

Welke verschillen hebben ze met andere soorten cellen?

Over het algemeen zou je kunnen zeggen dat stamcellen drie belangrijke eigenschappen hebben die ze onderscheiden van andere cellen:

Ze kunnen zich gedurende lange tijd voortplanten.
Ze zijn niet gespecialiseerd.
Ze kunnen zich specialiseren in elk type cel.

Deze eigenschappen maken ze potentieel gunstig voor de behandeling van bepaalde ziekten die worden veroorzaakt door slijtage of degeneratie van sommige cellen, zoals neurodegeneratieve ziekten.

Deze ongelooflijke eigenschappen van stamcellen werden pas 35 jaar geleden, in 1981, voor het eerst onderzocht, toen een groep onderzoekers ontdekte dat het mogelijk was stamcellen uit een muizenembryo te halen.

Pas in 1998 konden studies met muizen worden geëxtrapoleerd naar mensen, toen de eerste stamcellen werden geëxtraheerd uit menselijke embryo's en in vitro werden gekweekt om hun functie en eigenschappen te bestuderen. Deze stamcellen worden embryonale stamcellen genoemd.

In 2006 vond een nieuwe mijlpaal in de geschiedenis van stamcelstudie plaats: een groep onderzoekers ontdekte hoe sommige volwassen cellen genetisch opnieuw konden worden geprogrammeerd om stamcellen te laten ontstaan die zich in sommige soorten cellen kunnen specialiseren. Dit type stamcel wordt een geïnduceerde pluripotente stamcel (iPS) genoemd.

Hoewel er in deze 35 jaar veel vooruitgang is geboekt in stamcelonderzoek, zijn er nog steeds meer studies nodig om ze beter te begrijpen en ze te kunnen gebruiken bij het creëren van nieuwe therapieën en bij de studie van menselijke normatieve ontwikkeling.

Soorten stamcellen

Stamcellen kunnen grofweg worden ingedeeld op basis van hun rijpingsniveau in geïnduceerde embryonale, foetale, volwassen stamcellen en geïnduceerde pluripotente stamcellen.

Ook hebben niet alle stamcellen hetzelfde potentieel om zich te differentiëren tot elk type cel. Afhankelijk van het type cellen waarin stamcellen kunnen worden onderscheiden, kunnen dit zijn:

Totipotent (of almachtig)

Morula, totipotente cel. Bron: Pidalka44 Ze kunnen differentiëren in elk type cel. Deze cellen zijn alleen te vinden in de morula (de verzameling cellen die ontstaat na de vereniging van de twee gameten) en, theoretisch, in embryo's, hoewel nog niet is bereikt dat embryonale stamcellen zich ontwikkelen en alle typen creëren. van cellen.

Pluripotent

Kolonie van menselijke embryonale stamcellen. Bron: publiek domein

Ze zijn de volgende stap voor totipotente stamcellen en kunnen differentiëren tot bijna elk type cel. Embryonale celculturen en geïnduceerde stamcellen zijn pluripotent.

Multipotent

Confocale microfoto van GFP-positieve neurale voorlopercellen (groen) in de bulbus olfactorius. Bron: Oleg Tsupykov Ze kunnen differentiëren in een grote verscheidenheid aan cellen, maar alleen in cellen die tot een groep verwante cellen behoren. Multipotente cellen in het hart kunnen bijvoorbeeld alleen differentiëren tot weefsels waaruit het hart bestaat. Deze cellen kunnen worden verzameld bij foetussen.

Oligopotent

Onrijpe myeloïde (oligopotente) dendritische cellen Bron: Josef Neumüller, Sylvia Emanuela Neumüller-Guber, Johannes Huber, Adolf Ellinger en Thomas Wagner. Ze kunnen differentiëren in verschillende soorten cellen, bijvoorbeeld om hetzelfde weefsel te vormen. Volwassen stamcellen zijn oligopotent.

Unipotent

Hematocyten-type foetale hepatolasten (unipotente stamcellen). Bron: Department of Histology, Jagiellonian University Medical College. Ze kunnen alleen differentiëren in één type cel. Deze stamcellen verschillen van normale volwassen cellen doordat ze hun voortplantingsvermogen gedurende een lange periode behouden (voordat ze differentiëren). Dit type stamcellen komt bijvoorbeeld voor in sommige spieren.

Embryonale stamcel

Embryonale stamcellen van een muis. Bron: National Science Foundation

Embryonale stamcellen worden gewonnen uit embryo's. De meeste zijn afkomstig van gameten die in vitro zijn bevrucht en niet van natuurlijk zwangere vrouwen. In theorie zijn ze totipotent, dat wil zeggen dat ze elk type cel kunnen voortbrengen, hoewel momenteel slechts enkele typen cellen in het laboratorium kunnen worden gekweekt.

Nadat de stamcellen zijn geëxtraheerd, wordt een kweek uitgevoerd waarbij de cellen en voedingsmateriaal (kweekmedium) in een laboratoriumschaal worden gebracht. In kweek groeien de cellen en beginnen ze zich te delen, waardoor een dunne laag ontstaat die zich over het gehele oppervlak van de plaat uitstrekt.

Foetale stamcellen

Foetale stamcel. Bron: Teixeira, J., Rueda, BR en Pru, JK, Uterine Stem cells (30 september 2008), StemBook, ed. The Stem Cell Research Community, StemBook, doi / 10.3824 / stembook.1.16.1, http://www.stembook.org.

Foetale stamcellen worden verkregen van foetussen (vanaf de 10e week van de zwangerschap). Deze cellen zijn te vinden in de meeste weefsels van de foetus.

Deze stamcellen zijn multipotent, dat wil zeggen dat ze kunnen differentiëren tot bepaalde soorten cellen die verwant zijn, bijvoorbeeld in verschillende vergelijkbare weefsels, om hetzelfde orgaan te vormen.

Volwassen stamcellen

Deze coupe van een volwassen stamcel toont typische ultrastructurele kenmerken. Bron: Robert M. Hunt, Creative Commons Attribution

In sommige volwassen weefsels, zoals huid, spieren, darmen en beenmerg, zijn er volwassen stamcellen die zich kunnen vermenigvuldigen en differentiëren tot cellen van hetzelfde weefsel om dode of beschadigde cellen te vervangen, dus het zijn oligopoënten. Volwassen stamcellen kunnen ook worden aangetroffen in navelstrengbloed.

In het beenmerg zijn er bijvoorbeeld bloedstamcellen die uitgroeien tot volwassen bloedcellen (rode bloedcellen, witte bloedcellen of bloedplaatjes).

Het onderzoek met dit soort cellen is in een vergevorderd stadium en transplantaties van volwassen stamcellen uit beenmerg of navelstrengbloed worden momenteel uitgevoerd voor de behandeling van bloedziekten zoals myelodysplastische en myeloproliferatieve syndromen.

Het therapeutisch potentieel van andere volwassen stamcellen, zoals mesenchymale cellen, die cellen produceren uit bot, kraakbeen en vet, wordt momenteel onderzocht om ziekten zoals artritis te behandelen.

Geïnduceerde pluripotente stamcellen

Geïnduceerde pluripotente stamcellen. Bron: Gepstein Laboratory

Geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPS) zijn reeds gespecialiseerde volwassen cellen (bv. Van de huid) die in vitro genetisch geherprogrammeerd zijn om de eigenschappen van embryonale stamcellen te hebben.

Om volwassen cellen te herprogrammeren, worden ze van volwassenen genomen en op een plaat gekweekt, waar virussen die in het laboratorium zijn gemaakt met specifieke genen, worden ingebracht om te integreren met de cellen en hun genetische informatie te wijzigen.

Hoewel iPS-cellen en embryonale cellen veel kenmerken delen, zijn ze niet helemaal hetzelfde. Deze verschillen worden momenteel onderzocht, evenals nieuwe procedures om iPS te creëren.

Hoewel er meer onderzoek nodig is, worden iPS-cellen al gebruikt om het effect van sommige medicijnen te testen die in klinische onderzoeken zijn en waarvan wordt verwacht dat ze in de nabije toekomst nuttig zullen zijn voor transplantatie.

IPS-celtransplantaties worden momenteel niet uitgevoerd omdat sommige dierstudies hebben geresulteerd in kankerachtige formaties, mogelijk als gevolg van de techniek die wordt gebruikt om de cellen te herprogrammeren.

Stamcelculturen

Blastocyst heeft intern stamcellen. Bron: Gnzlndrs

Stamcelculturen zijn niet 100% effectief, er zijn momenten waarop cellen niet groeien of delen. Maar als de kweek effectief is, worden groepen stamcellen afgenomen en worden nieuwe populaties gecreëerd die zich zullen blijven delen en beginnen te differentiëren. Stamcellen kunnen op elk moment in het proces worden ingevroren en opgeslagen.

Tijdens de teelt kunnen stamcellen zich spontaan groeperen en zich specialiseren in elk type weefsel (spierweefsel, zenuwstelsel …). Dat ze zich kunnen specialiseren is een teken dat de cellen in goede conditie worden gehouden, maar idealiter wordt het specialisatieproces aangestuurd door onderzoekers om specifieke celpopulaties te creëren.

Om de differentiatie van embryonale stamcellen te beheersen, moduleren onderzoekers de chemische samenstelling van het kweekmedium, het vierkant of de cellen zelf door er specifieke genen in te steken.

Door middel van meerdere onderzoeken zijn er protocollen gemaakt die aangeven welke parameters moeten worden gewijzigd en hoe dit moet om specifieke celculturen te creëren.

Op dit moment worden embryonale stamceltransplantaties niet bij mensen uitgevoerd, omdat in sommige onderzoeken met dieren is waargenomen dat ze kunnen leiden tot de ontwikkeling van kankers. Er is nog steeds onderzoek gaande en ze zijn veelbelovend voor toekomstige behandelingen.

Stamcelbehandelingen

Momenteel is het klinische gebruik van stamcellen die het meest bestudeerd en in de praktijk worden gebruikt, de transplantatie van bloedstamcellen (hematopoëtisch) uit het beenmerg of de navelstreng. Ze worden gebruikt om problemen met het bloed en het immuunsysteem te behandelen, en om beschadigde cellen te vernieuwen na chemotherapie of radiotherapie.

Elk jaar worden in Europa meer dan 26.000 mensen behandeld met een hemetapoëtische stamceltransplantatie. De ziekten die momenteel kunnen worden behandeld met een transplantatie zijn:

Leukemieën en lymfomen

Acute myelogene leukemie.
Acute lymfatische leukemie.
Chronische myelogene leukemie.
Chronische lymfoblastische leukemie.
Juveniele myelomonocytische leukemie.
Hodgkin-lymfoom.
Non-Hodgkin-lymfoom.

Ziekten die verband houden met het beenmerg

Ernstige aplastische anemie.
Fanconi-bloedarmoede.
Paroxismale nachtelijke hemoglobinurie.
Zuivere aplasie van rode bloedcellen.
Congenitale trombocytopenie / amegakaryocytose.
Myeloproliferatief en myelodysplastisch syndroom.
Multipel myeloom.

Erfelijke ziekten van het immuunsysteem

Ernstige gecombineerde immunodeficiëntie.
Wiskott-Aldrich-syndroom.

Hemoglobinopathieën (ziekten van de rode bloedcellen)

Beta-thalassemie major.
Sikkelcelziekte

Erfelijke stofwisselingsziekten

Ziekte van Krabbe.
Hurler-syndroom.
Adrenoleukodystrofie.
Metachromatische leukodystrofie.

Andere apps

Een andere toepassing van stamceltransplantaties zijn huidtransplantaties. Deze applicatie is misschien wel de oudste sinds hij werd gebruikt voordat hij echt begreep hoe stamcellen werkten.

Huidtransplantaties worden meestal alleen gedaan in extreme gevallen waarin de persoon grote delen van de huid heeft beschadigd, bijvoorbeeld door een ernstige brandwond.

De eerste huidtransplantatie werd uitgevoerd in 1970 en sindsdien is de techniek verfijnd, hoewel er nog een lange weg te gaan is, aangezien de getransplanteerde huid momenteel geen haarvollikels of zweetklieren kan ontwikkelen.

Holoclar

De laatste toepassing van stamcellen die in Europa is goedgekeurd, is Holoclar, een behandeling om de schade aan het hoornvlies te herstellen, of het nu gaat om wonden of brandwonden.

De procedure bestaat uit het extraheren van een klein deel van de limbale cellen in goede staat, verantwoordelijk voor het herstel van het hoornvlies, en deze in het laboratorium te kweken totdat ze een dunne hoornvlieslaag vormen die in het oog van de patiënt kan worden getransplanteerd.

Weefselregeneratie

Andere mogelijke toepassingen van stamcellen worden onderzocht in klinische proeven. De belangrijkste toepassingen die in onderzoek worden gevonden, zijn de regeneratie van weefsels en organen, behandeling van verwondingen, de behandeling van hart- en vaatziekten en de behandeling van hersenziekten.

Het gebruik van stamcellen voor de regeneratie van weefsels en organen is misschien wel de meest bestudeerde toepassing. Als uit stamcellen organen of weefsels worden gemaakt, kunnen ze worden getransplanteerd naar mensen die ze nodig hebben. In feite is de eerste nier met stamcellen al gemaakt en de resultaten zijn veelbelovend.

Hart-en vaatziekten

Ook de resultaten van onderzoek naar het gebruik van stamcellen bij de behandeling van hart- en vaatziekten zijn zeer bemoedigend.

In 2013 creëerde een groep onderzoekers van het Massachusetts General Hospital (Verenigde Staten) bloedvaten uit delen van menselijke stamcellen die in muizen werden geïmplanteerd en goed werkten. Momenteel is het onderzoek aan de gang en proberen ze het veilig op mensen toe te passen.

Hersenziekten

Het gebruik van stamcellen voor de behandeling van hersenziekten zoals Parkinson of Alzheimer wordt bestudeerd met behulp van embryonale stamcellen vanwege hun differentiatiepotentieel. De resultaten zien er veelbelovend uit, hoewel de onderzoeken zich nog in een zeer pril stadium bevinden.

De studie van stamcellen wordt niet alleen gedaan om ziekten te behandelen, ze worden ook bestudeerd om de normale ontwikkeling van gezonde cellen te begrijpen en om sommige processen zoals celdeling en differentiatie beter te begrijpen.

Referenties

De Luca, M. (1 september 2015). Welke ziekten en aandoeningen kunnen met stamcellen worden behandeld? Verkregen van EuroStemCell.
International Society for Stem Cell Research, ISSCR. (sf). Soorten stamcellen. Opgehaald op 20 juni 2016, van A Closer Look At Stem Cells.
Ministerie van Wetenschap, Technologie en Productieve Innovatie van de Argentijnse Republiek. (sf). Opgehaald op 20 juni 2016 vanuit incucai.
National Institutes of Health. (5 maart 2015). Stamcelinformatie. Verkregen van National Institutes of Health.
Schöler, HR (2007). Het potentieel van stamcellen: een inventaris. In N. Knoepffler, D. Schipanski, & SL Sorgner, Humanbiotechnology as Social Challenge (p. 28). Ashgate Publishing.
Over stamcellen. (sf). Stamcelbehandelingen. Opgehaald op 20 juni 2016, van sobrecélulasmadre.com.
Gebruiksvoorwaarden Privacybeleid EEO / Affirmative Action Employer. (sf). Ziekten die kunnen worden behandeld door transplantaties. Opgehaald op 20 juni 2016 vanuit Be the match.

STAMCELLEN: SOORTEN, TOEPASSINGEN EN WAAR ZE VOORKOMEN - NEUROPSYCHOLOGIE - 2024