UMC: de kracht van stamcellen bruikbaar maken

Uniciteit van DNA

Onze unieke, individuele genetische samenstelling heeft een grote invloed op wie we zijn. In de hele mensheid vinden elke dag miljoenen kleine mutaties en variaties plaats in het genoom waaruit ons DNA bestaat. Samen met onze leeftijd, omgeving en keuzes in levensstijl maken deze aangeboren en verworven variaties een enorm verschil in hoe we cafeïne afbreken, of hoe we reageren op medicijnen. En hoeveel we ook weten over onze genetische samenstelling, we lopen altijd risico op ongelukken en ziekten.

Van een gescheurde meniscus tijdens het tennissen tot darmkanker: hoe langer we leven, hoe groter de kans dat we een medische behandeling nodig hebben. Aangezien geen twee mensen hetzelfde zijn – zelfs eeneiige tweelingen hebben niet exact hetzelfde DNA – zou het toch goed zijn als we van tevoren konden voorspellen hoe mensen op een behandeling zullen reageren? Als we nieuwe organen zouden kunnen kweken in het laboratorium, in plaats van patiënten te laten wachten op een transplantatielijst?

Regeneratieve Geneeskunde

Stamcellen zijn één van de grootste geschenken van moeder natuur. Ze kunnen functies herstellen nadat weefsel is beschadigd, eigenlijk is er niets in de natuurlijke wereld die de regeneratieve kracht van een stamcel kan evenaren. Zij zijn de bron van het leven. Embryonale stamcellen kunnen om het even welk type cel in ons lichaam worden, en volwassen stamcellen kunnen zich ontwikkelen tot de celtypes van het weefsel waaruit ze afkomstig zijn.

Aangezien veel van de huidige behandelingen op cellulair niveau werken, is het niet verwonderlijk dat biomedische onderzoeksteams van het Universitair Medisch Centrum in Utrecht zich richten op het ontrafelen van de wetenschappelijke principes achter stamcelbiologie, biofabricatie en genbewerking. Met hun werk willen de wetenschappers van het UMC de moderne geneeskunde transformeren richting betere diagnostiek, effectievere therapieën en snellere beslissingen in de gezondheidszorg.

Mini-organen

In 2009 deed de Utrechtse stamcelbioloog Hans Clevers een ontdekking die het stamcelonderzoek voorgoed zou veranderen. In zijn lab hadden onderzoekers stamcellen uit de darm van muizen gebruikt om in een petrischaaltje iets te laten groeien dat leek op het echte darmweefsel van de muis. In 2011 toonden ze een soortgelijk concept aan voor menselijke darmstamcellen. Het was een eerste organoïde, of mini-orgaan, afkomstig van patiënten. Het betekende een revolutie in de manier waarop we menselijk weefsel in het lab kunnen bestuderen, met een enorm potentieel voor geneesmiddelenonderzoek en gepersonaliseerde geneeskunde.

Vandaag gebruiken teams van het UMC leverorganoïden en bioprinting om een betrouwbaar modelsysteem te maken dat door geneesmiddelen veroorzaakte leverschade kan voorspellen voordat een geneesmiddel de preklinische fase ingaat. Door geneesmiddelen veroorzaakte leverschade is de belangrijkste oorzaak van acuut leverfalen in de ontwikkelde wereld en één van de belangrijkste redenen voor gebrek aan doeltreffendheid van geneesmiddelen tijdens fase 2 van klinische proeven. Aangezien de organoïden van menselijke oorsprong zijn, kunnen zij de toxiciteit betrouwbaarder voorspellen.

(Bijna) Grenzeloos vermogen

Op dezelfde manier worden er normale en tumororganoïden gebruikt om nieuw geïdentificeerde regulatoren, zoals Wnt-eiwitten, te moduleren en nieuwe geneesmiddelen te screenen. Wnt-eiwitten zijn kleine moleculen die betrokken zijn bij alles, gaande van orgaanontwikkeling tot weefselregeneratie en homeostase. Grootste uitdaging bij het ontwerpen van nieuwe moleculen? Ervoor zorgen dat ze andere essentiële biologische processen niet verstoren.

"Menselijke stamcellen kunnen hoe we medicijnen ontwikkelen en gebruiken in een individuele setting echt veranderen," zegt prof. dr. Jeffrey Beekman, hoofdonderzoeker in het UMC. "Door patiënt-afgeleide stamcelmodellen zoals organoïden in het lab te bestuderen, kunnen we heel precies individuele biologie kwantificeren in de context van ziekte of therapie. Zo hebben we uitgewerkt hoe een genetische ziekte zoals taaislijmziekte in het lab kan worden gemeten in organoïden, maar ook hoe van de ziekte te herstellen met medicijnen op individuele basis. Omdat de stamcellen oneindig kunnen groeien, kunnen we grote hoeveelheden cellen maken en meer dan 1.000 medicijnen per patiënt bestuderen, allemaal in het lab zonder de patiënt lastig te moeten vallen. Onze test met taaislijmziekte was een eerste klinische toepassing van organoïden en wordt momenteel wereldwijd gebruikt om te bestuderen wie baat kan hebben bij nieuwe medicijnen tegen taaislijmziekte.”

Bio-engineering en medische doorbraken

Extracellulaire blaasjes of ’vesicles’ (EV's) werden ooit beschouwd als de vuilnisbak van een cel, die afval uit de cellen afvoerden. We weten nu dat ze cellen met elkaar helpen communiceren, waarbij een cel EV kan ontvangen van een andere cel. Onderzoekers gebruiken nu van stamcellen afgeleide EV's om factoren die essentieel zijn voor weefselherstel en regeneratie te transporteren, bijvoorbeeld in een beschadigd hart. Het UMC-team ontwerpt momenteel een GMP-compatibele bioreactor van klinische kwaliteit voor de schaalbare isolatie en productie van EV's.

Het team begeleidt ook een klinische proef waarbij mesenchymale stamcellen (MSC's) worden geïnjecteerd in de belangrijkste spieren in de handen en armen van patiënten met systemische sclerose, een slopende auto-immuunziekte. Facioscapulohumerale spierdystrofie – één van de meest voorkomende erfelijke ziektes van spierafbraak en waarvoor er geen genezing of effectieve behandeling bestaat – is nog zo’n ziekte die momenteel onder de stamcelmicroscoop ligt.

Gaande van het vinden van de juiste behandeling voor genetische ziekten, infectieziekten en verschillende soorten kanker, tot een beter begrip van neurologische aandoeningen zoals schizofrenie, bipolaire stoornis en autisme, de manieren waarop stamcellen en organoïdisch onderzoek de gezondheidszorg kunnen verbeteren zijn grenzeloos. De hoop is dat uiteindelijk een grote verscheidenheid van ziekten kan worden behandeld door cellulaire therapie of door het stimuleren van de lichaamseigen stamcellen tot herstel van hun eigen weefsels.

Jeffrey Beekman

Related Initiatives

UMC: de kracht van stamcellen bruikbaar maken

Read More

Investing

Join our dynamic community of movers and shakers. Our Team International will strategically assist and support your businessʼs relocation journey. Free of charge, confidential and tailored to your needs.

Check the website

Name and Surname

Function

Join our dynamic community of movers and shakers. Our Team International will strategically assist and support your businessʼs relocation journey. Free of charge, confidential and tailored to your needs.