211service.com
Een alvleesklier in een capsule
Veertien jaar geleden, tijdens de donkerste momenten van de stamceloorlogen waarin Amerikaanse wetenschappers het opnemen tegen het Witte Huis van George W. Bush, kon op één groep voorstanders worden gerekend die aandrongen op onderzoek met cellen van menselijke embryo's: ouders van kinderen met type 1 suikerziekte. Gemotiveerd door wetenschappers die hen vertelden dat deze cellen tot verbazingwekkende genezingen zouden leiden, gaven ze miljoenen uit aan tv-advertenties, lobbyen en talloze telefoontjes naar het Congres.
Nu is eindelijk de eerste test van een type 1 diabetesbehandeling met stamcellen begonnen. In oktober kreeg een man uit San Diego twee zakjes met in het laboratorium gekweekte pancreascellen, afgeleid van menselijke embryonale stamcellen, in zijn lichaam ingebracht via incisies in zijn rug. Twee andere patiënten hebben sindsdien de stand-in pancreas gekregen, ontwikkeld door een klein bedrijf in San Diego genaamd ViaCyte.
Het is een belangrijke stap, deels omdat de ViaCyte-studie pas de derde in de Verenigde Staten is van een behandeling op basis van embryonale stamcellen. Deze cellen kunnen, eenmaal verwijderd uit menselijke embryo's in een vroeg stadium, worden gekweekt in een laboratoriumschaal en behouden het vermogen om te differentiëren tot elk van de cellen en weefseltypen in het lichaam. Een andere studie, die sindsdien is geannuleerd, behandelde verschillende patiënten met een dwarslaesie (zie Geron Shuts Down Pioneering Stem-Cell Program en Stem-Cell Gamble), terwijl tests om in het laboratorium gekweekte netvliescellen in de ogen van blinden te transplanteren, nog aan de gang zijn (zie Stamcellen lijken veilig bij de behandeling van oogziekten).
Type 1 diabetes is vooral zwaar voor kinderen. Als ze hun glucose niet goed beheren, kunnen ze zenuw- en nierbeschadiging, blindheid en een kortere levensduur oplopen.
Type 1-patiënten moeten hun bloedglucose constant controleren met vingerprikken, nauwkeurig bepalen wanneer en wat ze eten, en zichzelf routinematig injecteren met insuline die de alvleesklier moet maken. Insuline, een hormoon, zorgt ervoor dat overtollige glucose uit het bloed wordt verwijderd voor opslag in vet en spieren. Bij diabetes type 1 haalt de alvleesklier het niet omdat hun eigen immuunsysteem de eilandjes van de pancreas heeft aangevallen en vernietigd, de kleine clusters van cellen die de insuline-afscheidende bètacellen bevatten.
De routine is vooral moeilijk voor kinderen, maar als ze hun glucose niet goed beheren, kunnen ze zenuw- en nierbeschadiging, blindheid en een kortere levensduur oplopen. Maar ondanks jarenlang onderzoek is er nog steeds gewoon niets om patiënten te bieden, zegt Robert Henry, een arts aan de Universiteit van Californië, San Diego, wiens centrum de operaties voor ViaCyte uitvoert.
Henry overdrijft de zaak enigszins, maar niet veel. Er is iets dat het Edmonton-protocol wordt genoemd, een chirurgische techniek die voor het eerst werd beschreven in de New England Journal of Medicine in 2000. Het gebruikte eilandjes verzameld uit kadavers; door ze te transplanteren, slaagden artsen van de Universiteit van Alberta erin om alle zeven van hun eerste patiënten een heel jaar lang van insuline te houden.
De eerste hoop op het Edmonton Protocol werd echter snel getemperd. Slechts ongeveer de helft van de behandelde patiënten is langdurig van insuline af gebleven en de procedure, die in de VS nog steeds als experimenteel wordt beschouwd, wordt niet betaald door een verzekering. Het vereist dat de ontvangers levenslang krachtige immuunonderdrukkende medicijnen slikken. Geschikte donoralvleesklieren zijn uiterst schaars.
Het vroege succes van het Edmonton-protocol kwam slechts twee jaar na de ontdekking van embryonale stamcellen, in 1998. Degenen die aandrongen op een diabetesbehandeling, stelden snel een nieuw doel: zoiets als het Edmonton-protocol koppelen aan de technologie van in het laboratorium gekweekte bètacellen, waarvan de voorraden theoretisch oneindig zijn.
Deze biocompatibele capsule is ontworpen om gefabriceerde pancreascellen te beschermen.
We hadden een bewijs van concept dat transplantatie de bètafunctie en insulineonafhankelijkheid herstelt, zegt Richard Insel, wetenschappelijk directeur van de Juvenile Diabetes Research Foundation (JDRF), een non-profitorganisatie met 300.000 leden. Het was dus duidelijk dat als we een andere celbron hadden die aanvulbaar was, grote aantallen [mensen] hiervan zouden profiteren.
Daarom vocht de JDRF tegen de beperkingen die door het Witte Huis van Bush werden bedreigd, en waarom zijn leden in 2004 achter een kiezersinitiatief in Californië stonden dat het California Institute for Regenerative Medicine oprichtte, een staatsagentschap dat gemachtigd is om $ 3 miljard uit te geven aan stamcelonderzoek. Het Californische instituut heeft ViaCyte zes subsidies ter waarde van $39 miljoen gegeven, meer dan aan enig ander bedrijf, en JDRF heeft nog eens $14 miljoen rechtstreeks geïnvesteerd.
Hoewel het idee om vervangende bètacellen te laten groeien conceptueel eenvoudig is, blijkt het in de praktijk moeilijker uit te voeren dan iemand ooit had gedacht. Toen ik 12 jaar geleden voor het eerst bij ViaCyte kwam, was celvervanging door stamcellen zo voor de hand liggend. We zeiden allemaal: 'O, dat is het laaghangende fruit', zegt Kevin D'Amour, Chief Scientific Officer van het bedrijf. Maar het bleek een kokosnoot te zijn, geen appel.
Een uitdaging was om stamcellen te laten veranderen in echte, functionerende pancreascellen, vooral de insuline-afscheidende bètacellen. Omdat een recept hiervoor ongrijpbaar bleek, is de benadering van ViaCyte om onrijpe pancreascellen te laten groeien, erop vertrouwend dat het lichaam het werk doet om ze om te zetten in echte bètacellen.
Het tweede probleem is hoe je het immuunsysteem van een patiënt kunt ontwijken, dat elke getransplanteerde cel zal aanvallen. De oplossing van ViaCyte is een capsule van plastic gaas, die het vult met ongeveer 40 miljoen van de onrijpe pancreascellen die het in zijn laboratorium in San Diego laat groeien. Het doel van de capsule is om de killer-T-cellen van het immuunsysteem, die te groot zijn om door het fijne gaas te komen, uit te filteren, terwijl de getransplanteerde cellen voeding uit de bloedbaan kunnen krijgen, en ook de bloedsuikerspiegel kunnen waarnemen en reageren.
Sommige wetenschappers zijn ervan overtuigd dat cellen in zakjes het antwoord zullen zijn op type 1 diabetes.
Diergegevens die ViaCyte vorig jaar aan de Amerikaanse Food and Drug Administration leverde om goedkeuring te krijgen voor de proef bij mensen, toonden aan dat de cellen insuline, glucagon (afgescheiden als reactie op een lage bloedsuikerspiegel) en somatostatine, een groeihormoon, en met succes gereguleerde bloedsuikerspiegel, althans bij muizen.
Hoewel de huidige proef bij mensen vooral bedoeld is om de veiligheid te testen, vermoedt Henry dat zijn patiënten hun behoefte aan geïnjecteerde insuline enigszins kunnen verminderen. Van de eerste patiënt, wiens identiteit niet is bekendgemaakt, zegt Henry dat hij al een testzak heeft opgehaald, die volgens hem goed leek te functioneren. Niemand weet zeker hoe lang de geïmplanteerde cellen zullen overleven, maar het is zeker dat patiënten periodiek nieuwe implantaten moeten laten plaatsen.
Ten minste twee andere groepen zeggen dat ze ook diabetes bij knaagdieren onder controle hebben en binnenkort zelf proeven kunnen starten. Een daarvan is BetaLogics Venture, een dochteronderneming van de geneesmiddelengigant Johnson & Johnson, die vorig jaar rapporteerde dat diabetes bij muizen omkeerde met behulp van wat de patenten beschrijven als een op garen gebaseerde steiger in een polyester omhulsel. Wat het exacte apparaat ook is, het is bezaaid met wat Johnson & Johnson-wetenschapper Alireza Rezania stadium 7-cellen noemt - niet helemaal volwassen eilandjes, maar ook niet zo onvolwassen als de voorlopers van ViaCyte.
Douglas Melton, een bioloog aan de Harvard University die twee kinderen heeft met diabetes type 1, maakt zich zorgen dat het ViaCyte-systeem misschien niet werkt. Hij denkt dat afzettingen van fibrotisch, littekenachtig weefsel op de capsules zullen klonteren, waardoor de cellen binnenin zuurstof worden uitgehongerd en hun vermogen om suiker waar te nemen en insuline af te geven wordt geblokkeerd. Melton denkt ook dat het tot drie maanden kan duren voordat onrijpe cellen volledig functioneel zijn. En velen zullen geen bètacellen worden, maar in plaats daarvan eindigen als andere soorten pancreascellen.
Melton zegt dat de inefficiëntie van het systeem betekent dat het bedrijf een apparaat ter grootte van een dvd-speler nodig heeft om voldoende bètacellen te hebben om diabetes effectief te behandelen. ViaCyte zegt dat 300 miljoen van zijn cellen, of ongeveer acht van zijn capsules, genoeg zouden zijn. (Elke capsule bevat een volume cellen kleiner dan één M&M-snoepje.) Afgelopen oktober kondigde Meltons groep aan dat het erin was geslaagd om volledig volgroeide, functionele bètacellen in het laboratorium te laten groeien, een wetenschappelijke primeur die meer dan 10 jaar van proef-en- fouten onderzoek. Melton denkt dat het implanteren van volwassen cellen een bioartificiële pancreas in staat zou stellen om meteen te gaan werken.
Om zijn cellen in te kapselen, heeft Melton samengewerkt met bio-ingenieur Daniel Anderson van het MIT om hun eigen capsule te ontwikkelen. Anderson wil niet precies zeggen hoe het werkt, maar een recente octrooiaanvraag van zijn laboratorium beschrijft een container gemaakt van lagen hydrogels, sommige bevatten cellen en andere ontstekingsremmende medicijnen om te voorkomen dat de capsule bedekt raakt met fibrotisch weefsel. Zowel Melton als Anderson zijn terughoudend in het bespreken van hun resultaten. We hebben een aantal successen waar we erg enthousiast over zijn, zegt Anderson. Het komt erop neer dat we reden hebben om aan te nemen dat het mogelijk is om Doug's cellen in onze apparaten te gebruiken en diabetes bij dieren te genezen.
Na de stamceloorlogen, en vervolgens een decennium van pogingen om de beloften van de technologie waar te maken, zegt Henry dat hij ervan overtuigd is dat cellen in een soort zakjes het antwoord zullen zijn op type 1 diabetes. Hij is zich ervan bewust dat het genezen van knaagdieren niet garandeert dat de technologie mensen zal helpen, maar hij zegt dat de klinische proef die hij uitvoert een andere is in een reeks kleine stappen in de richting van een sterk verbeterd leven voor miljoenen mensen. Ik ben er zo zeker van dat dit de toekomst is, zegt hij.