211service.com
Spierdystrofie behandelen met stamcellen
Onderzoekers aan de Universiteit van Texas Southwestern Medical Center (UT Southwestern) hebben embryonale stamcellen van muizen gebruikt om spiercellen te laten groeien. Deze zelfde cellen, geïnjecteerd in muizen met een milde vorm van spierdystrofie, vormden gezonde, functionele spiervezels op de plaats van verslechterend weefsel. Wetenschappers zeggen dat het onderzoek, hoewel het zich nog in de beginfase bevindt, uiteindelijk zou kunnen leiden tot een celgebaseerde therapie voor patiënten met spierdystrofie en andere spiergerelateerde ziekten. Het onderzoek is onlangs gepubliceerd in de online editie van Natuurgeneeskunde .
Spier maken: Embryonale stamcellen van muizen werden gebruikt om gezonde, functionele spiervezels te laten groeien. De afbeelding hierboven toont een mix van embryonale stamcellen van muizen (groen geverfd) en dystrofine (rood geverfd), een eiwit dat essentieel is voor een goede spierfunctie.
Volgens de Vereniging voor spierdystrofie , hebben ongeveer 250.000 mensen in de Verenigde Staten één of andere vorm van de ziekte. De meest bekende, Duchenne spierdystrofie, wordt veroorzaakt door een genetische mutatie die de vorming van dystrofine verstoort, een belangrijk eiwit dat betrokken is bij de vorming van spiercellen. Bij afwezigheid van dystrofine kunnen spieren niet regenereren en verzwakken ze geleidelijk en verspillen ze. Uiteindelijk wordt het aangetaste gebied ingenomen door vet en bindweefsel.
Rita Perlingeiro , assistent-professor ontwikkelingsbiologie aan de UT Southwestern, zegt dat embryonale stamcellen de sleutel kunnen zijn tot het omkeren van de slopende effecten van spierdystrofie. Het voordeel ligt in de pluripotentie van de cellen - het vermogen om te transformeren in elke volwassen cel, of het nu bot, spier of kraakbeen is. Veel onderzoekers vonden het echter moeilijk om elke stamcel in een kweek te sturen om een specifiek type cel te vormen. In laboratoriumexperimenten eindigen wetenschappers vaak met een mengsel van cellen die, wanneer ze in een dier worden geïnjecteerd, grote clusters vormen die op een tumor lijken.
Daarom stelden Perlingeiro en haar team twee hoofddoelen: het vinden van de juiste reeks signalen om embryonale stamcellen om te zetten in spiercellen, en het zoeken naar manieren om spiercellen te isoleren van de rest van het kweekmedium, om een dosis van pure spiercellen in een muismodel.
Bij normale embryologische ontwikkeling veranderen stamcellen in verschillende weefsels en botten, afhankelijk van een combinatie van moleculaire en genetische signalen. In het geval van spiercellen heeft eerder onderzoek aangetoond dat het gen Pax-3 essentieel is om stamcellen op het pad van spiervorming te wijzen. Met deze kennis kweekten Perlingeiro en haar team van muizen afkomstige embryonale stamcellen in een kweekschaal en manipuleerden ze vervolgens de oplossing genetisch om Pax-3 tot overexpressie te brengen. Ze ontdekten dat, vergeleken met mengsels zonder Pax-3, een aanzienlijk aantal stamcellen blootgesteld aan het geactiveerde gen spiercellen vormden.
Niet alle cellen veranderden echter in spieren en toen het team de oplossing injecteerde in een muis met een milde vorm van spierdystrofie, veroorzaakte het mengsel tumoren. Het team richtte zich vervolgens op het ontwikkelen van een identificatieproces waarmee spiercellen zich zouden onderscheiden van de rest van de oplossing. Nogmaals, Perlingeiro keek naar fundamenteel ontwikkelingsonderzoek en ontdekte dat, tijdens normale spiervorming in het embryo, stamcellen die zeer vroege versies van spiercellen worden, bepaalde oppervlaktemoleculen of markers vertonen. Het team herhaalde de eerste fase van zijn experiment, waarbij embryonale stamcellen werden blootgesteld aan Pax-3, en zocht naar de veelbetekenende markers die spiercellen aangaven. De onderzoekers isoleerden deze cellen vervolgens, waardoor een oplossing ontstond die uitsluitend uit spiercellen bestond.
Ter voorbereiding op het injecteren van de nieuwe oplossing in een muismodel, injecteerde het team eerst cardiotoxine in het been van de muis. Het effect remde de productie van dystrofine, wat een verzwakking van de spier veroorzaakte - een aandoening die lijkt op spierdystrofie. Perlingeiro en haar collega's injecteerden de muis vervolgens met de spierceloplossing. Het team nam vervolgens spierbiopten en ontdekte na immunokleuring dat behandelde muizen, vergeleken met muizen die de oplossing niet kregen, meer dystrofine vertoonden, wat wijst op een gezonde spierregeneratie.
Om hun resultaten te bevestigen, lieten de onderzoekers beide groepen muizen op een loopband lopen; ze ontdekten dat de muizen die de oplossing kregen, langer meegingen dan de groep die dat niet kreeg. Perlingeiro ging nog een stap verder: na het opofferen van beide diergroepen haalden zij en haar collega's elke beenspier eruit, behandeld of onbehandeld. Vervolgens plaatsten ze elke spier in een bad en testten de kracht ervan door deze bloot te stellen aan een elektrische impuls. Het team ontdekte dat de sterkere contracties afkomstig waren van de spieren die waren behandeld met de stamcel-afgeleide oplossing.
Perlingeiro zegt dat de resultaten van het onderzoek bemoedigend zijn, aangezien ze op een dag op stamcel gebaseerde therapie voorziet voor mensen met spierdystrofie en andere spiergerelateerde ziekten. Er zullen echter meer vervolgonderzoeken moeten komen voordat de techniek op mensen kan worden toegepast.
Ik heb een lange to-do-lijst, zegt Perlingeiro. We willen dezelfde techniek graag toepassen op menselijke embryonale stamcellen.
Onlangs waren onderzoekers in staat om menselijke huidcellen om te zetten in embryonale stamcellen, een techniek die de netelige problemen omzeilt die momenteel het gebruik van embryonale stamcellen omringen. Perlingeiro zegt dat het combineren van deze techniek met haar spierafleidende methode op een dag een effectieve, efficiënte behandeling van ziekten zoals spierdystrofie kan opleveren.
Als we huidcellen kunnen herprogrammeren om pluripotent te worden, en Pax-3 gebruiken om spieren te maken, dan zouden we cellen van de patiënt kunnen maken en zouden we geen ethische problemen of problemen van afstoting krijgen, zegt Perlingeiro.
Paul Muhlrad, coördinator van een onderzoeksprogramma voor de Muscular Dystrophy Association, zegt dat de resultaten van het onderzoek een veelbelovende stap zijn in de richting van een effectieve behandeling van spiergerelateerde ziekten. Deze onderzoekers presenteren een mooi bewijs van het principe dat embryonale stamcellen in het laboratorium kunnen worden omgezet in spierproducerende cellen en kunnen worden gebruikt om gezonde spieren te leveren aan mensen met Duchenne-spierdystrofie, zegt Muhlrad. Natuurlijk werden deze experimenten gedaan met muizen. We moeten nog zien of ze bij mensen zullen werken, maar deze studie biedt ons veel hoop.