Regeneratieve geneeskunde: Spelen met de rib van Adam

Met stamcellen zijn allerlei weefsels en organen te maken. Een haperend bloedvat repareren of een stukje bot uitprinten? Geen probleem. Een nieuw hart of nieuwe nier kweken? Moet kunnen.

Hot
Meer vaart
Gesprekken afluisteren in de cel
Opgeknapte knieën
Wervelfusies
Stamcellen voor kinderen
Blindedarmen van het hart
Geamputeerde voet
Botprinter

Dankzij de stamcellen in het eigen lichaam wordt ieder mens immers leverancier van zijn eigen onderdelen. De regeneratieve geneeskunde of Regenerative Medicine (RM) biedt ons volgens sommige wetenschappers precies het bovenstaande, fantastische perspectief.

Hot
RM-onderzoekers Wouter Dhert en Paul Coffer temperen die verwachting onmiddellijk. Coffer, hoogleraar pediatrische immunologie en hoofd van het RM stamcellaboratorium: ‘Zeker, de vooruitzichten zijn goed, maar we staan op vrijwel elk gebied nog maar net aan het begin.’

Dhert, hoofd Research van de afdeling Orthopedie: ‘Bovendien zal de oplossing voor veel problemen eerder liggen bij vroegtijdige preventie, dan bij het kweken van compleet nieuwe organen.’

Toekomst?

Ondanks alle nuanceringen is de RM bijzonder hot. Ook in Utrecht. Onlangs stimuleerden de Raad van Bestuur en het WKZ Fonds (Wilhelmina Kinderziekenhuis) de RM bijvoorbeeld met een strategische impuls van twee miljoen euro.

25 miljoen
Snel daarna volgde meer goed nieuws: de ministeries van Economische Zaken en Onderwijs, Cultuur en Wetenschappen stelden voor RM in Nederland 25 miljoen beschikbaar via een SmartMix-subsidie. Een aanzienlijk deel van dat geld gaat naar Utrecht.

Tussendoor kende NWO ook nog VENI-subsidies toe aan twee Utrechtse RM-onderzoekers. En de Nierstichting kende een subsidie op RM-gebied toe. Ja, het begint aardig te lopen, stellen Dhert en Coffer met gevoel voor understatement.

Meer over financiering voor onderzoek

terug naar boven

Meer vaart
Plannen voor het RM-programma ontstonden een jaar of twee geleden, met de bedoeling de versnipperde aandacht voor stamcellen en tissue engineering in het UMC meer focus en massa te geven. Via een RM-programma konden diverse groepen meer en beter met elkaar samenwerken en hoefde niet iedereen het wiel zelf uit te vinden.

Zo zou er ook meer vaart en synergie ontstaan, konden onderzoekers en clinici meer van elkaar leren en zouden patiënten eerder profiteren van de resultaten. Kortom, genoeg redenen voor een helder programma met een fundamentele kern en drie toepassingsgebieden.

Basismateriaal

Paul Coffer, hoogleraar pediatrische immunologie.

De fundamentele kern wordt gevormd door het onderzoek naar stamcellen. Stamcellen vormen immers het basismateriaal voor de regeneratieve processen. Uit de stamcellen moeten de vaten, de hartspieren en de botstukjes worden gekweekt. Dan wil je natuurlijk graag weten hoe die stamcellen functioneren, hoe je ze kunt aanzetten tot groei, tot rust, enzovoort.

Coffer, hoofd van het onlangs opgerichte RM-stamcellab, heeft de afgelopen jaren veel onderzoek gedaan naar de bloedstamcel, de hematopoëtische stamcel. Uit deze stamcel – die in het beenmerg zit – ontstaan de bloedplaatjes, de rode bloedcellen, maar ook alle verschillende typen witte bloedcellen. Coffer onderzocht vooral hoe de witte bloedcellen ontstaan, de cellen die een belangrijk deel van ons afweersysteem vormen.

Meer over stamcellen

Meer over bloedvormende stamcellen: Steeds vers bloed door stamcellen

terug naar boven

Gesprekken afluisteren in de cel
Coffer: ‘Er bestaat een ingenieus systeem dat de productie van al deze cellen regelt en bijstuurt. Soms heeft het lichaam meer van de ene soort nodig, soms meer van een andere soort. Wij hebben vooral gekeken naar de commando’s ín de stamcel en de cellen die uit de stamcel ontstaan.

Want al die witte bloedcellen, al die afweercellen, ontstaan in een proces waarbij cellen zich steeds opnieuw afsplitsen en verder ontwikkelen. Uit dezelfde bloedstamcel – de moeder aller bloedcellen – kunnen na een aantal delingen zowel witte bloedcellen als rode bloedcellen ontstaan.

Celspraak
Maar waar in de ontwikkeling besluit een cel dat hij een witte bloedcel wordt? Of juist een rode bloedcel? Zo’n besluit verloopt in elk geval via celspraak, via signalen in de zich ontwikkelende cellen. Ik probeer te ontcijferen welke woorden en signalen cruciaal zijn bij dergelijke keuzes. Zodat we die signalen kunnen gebruiken om de ontwikkeling van stamcellen zelf te sturen.’

Naast de hematopoëtische stamcel – waaruit bloedcellen en bloedvaatjes ontstaan – is ook de mesenchymale stamcel van groot belang. Uit deze stamcel zijn bijvoorbeeld hartspieren, kraakbeen, bot en spieren te kweken. Sinds kort onderzoekt de groep van Coffer ook deze mesenchymale stamcel.

‘Beide stamcellen verschillen van elkaar’, zegt hij, ‘maar ze vertonen ook veel overeenkomsten. In veel gevallen gebruiken ze dezelfde commando’s, maar roept de een wat later dan de ander, of luistert de een waar de ander juist schreeuwt. Hoe dan ook, we willen de belangrijke commando’s in de belangrijkste stamcellen zo gedetailleerd mogelijk in beeld brengen.’

Meer over weefselkweek

terug naar boven

Opgeknapte knieën
Dhert, die met bot en kraakbeen een van de drie toepassingsgebieden vertegenwoordigt, is blij met dat fundamentele onderzoek. ‘In de orthopedie zijn we vrij vroeg begonnen met tissue engineering, met het kweken van kraakbeen en bot. Maar gaandeweg bleek dat we meer kennis nodig hadden van de cellulaire processen die de groep van Coffer bestudeert. Dat maakt het RM-project zo waardevol.

Wouter Dhert, hoofd research van de afdeling Orthopedie.

Verder leren we van andere groepen die ook met klinische toepassingen bezig zijn, terwijl we op onze beurt veel kennis inbrengen over de manier waarop dragers voor stamcellen en groeifactoren gemaakt en gebruikt kunnen worden.’

Verse defecten
Orthopeed Saris heeft onlangs een trial afgesloten waarbij werd gekeken naar het effect van gekweekt kraakbeen op ‘verse lokale kraakbeendefecten’ oftewel verdraaide knieën. Bij de patiënten werd wat kraakbeen verwijderd dat vervolgens door het Belgische bedrijf TigeniX werd opgekweekt. De kraakbeenkweek werd daarna teruggeplaatst in de beschadigde knie.

Het resultaat? ‘Beter kraakbeen dan bij de standaardbehandeling’, zegt Dhert, die er meteen aan toevoegt dat dit géén behandeling is voor artrose. ‘Zover zijn we nog lang niet.’

Meer over kraakbeentransplantatie in gekraakte knieën

terug naar boven

Wervelfusies
Uiteindelijk wil Dhert de weefselkweek buiten het lichaam inruilen tegen stimulering van nieuwe groei ín het lichaam. Door bijvoorbeeld met de juiste cocktail van groeifactoren en andere eiwitten precies de effecten te krijgen die je wilt.

Op dit moment loopt onder leiding van Dhert en orthopedisch chirurg Cumhur Öner een Europees onderzoek dat als een eerste, eenvoudige poging kan worden gezien. Dhert: ‘Bij patiënten met rugpijn vanwege een versleten tussenrugwervel laten we de boven- en ondergelegen wervel soms aan elkaar vastgroeien door daar botsnippers tussen te plaatsen. We onderzoeken nu of er ook goede wervelfusies ontstaan als we in plaats van botsnippers een groeifactor gebruiken.’

Erfelijke aandoeningen
Als een van de initiatiefnemers van de RM neemt het Wilhelmina Kinderziekenhuis (WKZ) een tweede toepassingsgebied voor zijn rekening: stamceltherapie voor ernstige kinderziekten. Het WKZ heeft veel ervaring met beenmergtransplantaties bij kinderen met leukemie en bij kinderen met reuma. Er wordt nu bekeken of die behandelingen verder zijn uit te breiden met een therapie tegen osteogenesis imperfecta en de ziekte van Hurler.

Osteogenesis imperfecta is een erfelijke afwijking waardoor kinderen erg broze, breekbare botten hebben. De ziekte van Hurler ontstaat door een erfelijk probleem in de stofwisseling.

Meer over de ziekte van Hurler op erfelijkheid.nl

Meer over Osteogenesis imperfecta op erfelijkheid.nl

terug naar boven

Stamcellen voor kinderen
Kinderen met de ziekte van Hurler worden zonder therapie zelden ouder dan tien jaar. De oorzaak van de ziekte is een defect gen waardoor het bijbehorende enzym niet goed werkt. Normaal ruimt dit enzym bepaalde suikers op in de lichaamscellen. Dat gebeurt nu niet, waardoor de cellen langzaam worden vergiftigd.

Er bestaat wel een enzymtherapie voor Hurler, maar die werkt niet goed omdat het enzym de hersenen niet kan bereiken. Wat voor opties zijn er dan nog? Kinderimmunoloog Nico Wulffraat schetste enige tijd geleden drie mogelijkheden.

Een transplantatie met stamcellen uit beenmerg of navelstrengbloed blijkt bijvoorbeeld goed te werken. Kennelijk kunnen de stamcellen – die het enzym wel aanmaken – de hersenen goed bereiken. Het gaat om een nog vrij nieuwe behandeling die verder onderzocht moet worden.

Twee andere, nog experimentele varianten: het inbrengen van een goed functionerend gen in de stamcellen van de patiënt en ze daarna terugplaatsen. Of transplantatie van mesen-chymale stamcellen van een donor. In beide gevallen moet onderzoek in muizenmodellen meer inzicht geven in de werking en toepasbaarheid van deze therapieën.

Meer over stamcellen voor Hurler

terug naar boven

Blindedarmen van het hart
Internist Marianne Verhaar en bioloog Marie-José Goumans werken aan het derde speerpunt van het Utrechtse RM-programma: het herstel van hart en bloedvaten. Goumans: ‘Bij de cardiologie onderzoeken we uiteenlopende mogelijkheden voor hartregeneratie.

Stamcellen vormen een wezenlijk onderdeel van die aanpak. Na een hartinfarct of bij hartfalen moeten zowel de kapotte hartspieren als de aangetaste bloedvaten worden gerepareerd. Zodra de kapotte hartspier is hersteld, moet er ook weer genoeg bloed naar toestromen om hem in leven te houden.

Internist Marianne Verhaar (links) en bioloog Marie-José Goumans.

Op dit moment zoekt iedereen naar de beste stamcel waar we hartspiercellen uit kunnen kweken. Wij hebben zelf een interessante stamcel gevonden die in de hartoortjes zit.’ Hartoortjes zijn kleine stukjes hart die mensen zonder probleem kunnen missen, de blindedarmen van het hart.

Goumans onderzoekt hoe uit de stamcellen van die hartoortjes het beste hartspiercellen zijn te maken. Andere vragen hangen daarmee samen: trekken de gekweekte hartspiercellen geordend samen, zodat er geen ritmestoornissen ontstaan en ze bijdragen aan de pompfunctie?

En hoe moeten de stamcellen worden ingebracht? Goumans: ‘We kunnen die gekweekte spiercellen niet zomaar terugspuiten in het hart. Knijpt het hart samen, dan wordt een groot deel geplet en een ander deel spuit meteen weer naar buiten. Misschien moeten we het injectiegaatje met lijm dichten of de spiercellen op een lapje laten groeien en dat transplanteren. Kortom, er moet nog veel worden uitgezocht.’

Meer over stamcellen voor het hart

Meer over stamcellen bij behandeling van een hartinfarct

Meer over stamcellen bij behandeling van een hartinfarct

terug naar boven

Geamputeerde voet
Goumans werkt vanwege het grote belang van de vaatregeneratie bij hartregeneratie nauw samen met Marianne Verhaar. Het werk van Verhaar zit al dichter bij de patiënt en zij gebruikt voornamelijk endotheel voorlopercellen die afkomstig zijn uit het beenmerg.

‘Uit eerdere experimenten is gebleken dat deze beenmergcellen endotheelcellen maken. Die cellen vormen de voering van de bloedvaten. We hebben sterke aanwijzingen dat we met die beenmergcellen slechte vaten kunnen oplappen. Bij patiënten met een chronisch nierprobleem willen we gaan onderzoeken of die beenmergcellen de nierschade kunnen verminderen.’

Aangetaste bloedvaten Veel verder is het Juventas-onderzoek dat Verhaar samen met vaatchirurg Frans Moll heeft opgezet. Bij sommige patiënten met een diabetische voet of ernstig vaatlijden moet de voet worden geamputeerd. Verhaar bekijkt bij ruim honderd patiënten voor wie dit scenario dreigt, of een therapie met beenmergcellen de toestand van de aangetaste bloedvaten kan verbeteren.

Belangrijk is de directe koppeling van het patiëntenonderzoek aan laboratoriumwerk. Verhaar: ‘We weten dat deze patiënten over het algemeen minder beenmerg/stamcellen hebben, die ook minder goed werken. We proberen meteen uit te zoeken hoe dat komt. Misschien kunnen we met die kennis de therapie verbeteren, bijvoorbeeld door de stamcellen voor toediening nog op te werken.

Door de expertise van alle betrokkenen bij de regeneratieve geneeskunde – van lab tot kliniek – komt er de komende jaren ongetwijfeld nog meer vaart en visie in het werk te liggen.’

Meer over bloedvaten voor Diabetespatiënten

terug naar boven

Botprinter
Natalja Federovich deed al enkele jaren onderzoek met een botprinter in Twente, maar binnenkort beschikt zij over een botprinter in het UMC Utrecht met veel meer mogelijkheden. ‘Dankzij de Smartmix-subsidie konden we er nu zelf eentje aanschaffen’, zegt Wouter Dhert, begeleider van Federovich.

Zo’n botprinter is te vergelijken met een normale printer. Alleen moet er voor bot in drie dimensies worden geprint. Dat vraagt om een gel of een ander dragermateriaal waarin de botstructuur laagje voor laagje wordt afgedrukt.

Nog een verschil: botprinters gebruiken geen dode kleureninkt, maar levende wetware, zoals botcellen, bloedvatcellen, groeifactoren, enzovoort. Op die manier ontstaat een levende, driedimensionale kopie van een bottekening. Het is de kunst om dat levende kopietje daarna ook in leven te houden en het voldoende eenheid en consistentie mee te geven. Zodat het, wie weet, ooit goed genoeg is om in een mens geplaatst te worden.

terug naar boven

Het originele artikel verscheen eerder in Uniek juli 2007, het magazine van het UMC te Utrecht.

Laatst gewijzigd op: juli 2007

	0900-6655566 25 cent per minuut ma. en do. 10:00 tot 15:00 uur
	erfolijn@erfocentrum.nl