211service.com
Stamcellen zonder de embryo's
Twee groepen wetenschappers lijken onafhankelijk van elkaar een van de heilige gralen van regeneratieve geneeskunde te hebben bereikt: het herprogrammeren van menselijke volwassen cellen om zich als embryonale stamcellen te gedragen, zonder het gebruik van een embryo of een menselijk ei. De methode zou een manier kunnen bieden om patiëntspecifieke stamcellen te maken, een prestatie die nog niet is bereikt bij mensen. Dergelijke cellen zouden uiteindelijk kunnen worden gebruikt voor het bestuderen van complexe genetische ziekten, of voor cel- of weefseltransplantaties zonder angst voor immuunafstoting.
Doorbraakcellen: Onderzoekers van de Universiteit van Wisconsin-Madison hebben met succes huidcellen geherprogrammeerd (hier afgebeeld) om te werken als embryonale stamcellen. De methode zou een efficiëntere manier kunnen zijn om stamcellen te genereren, een die geen ethische bezwaren oproept.
De nieuwe techniek neemt ook de belangrijkste ethische bezwaren weg tegen embryonaal stamcelonderzoek: het creëren en vernietigen van menselijke embryo's. Het is 10 jaar geleden dat we de eerste embryonale stamcellijnen hebben afgeleid, die een storm van controverse ontketenden die tot op de dag van vandaag voortduurt, zegt James Thomson , een bioloog aan de Universiteit van Wisconsin-Madison die in 1998 de eerste menselijke embryonale stamcellen isoleerde en het nieuwe werk leidde. Ik geloof dat deze resultaten het begin zijn van het einde van deze controverse.
Twee groepen - één onder leiding van Shinya Yamanaka aan de Universiteit van Kyoto, in Japan, en een onder leiding van Thompson en Junying Yu aan de Universiteit van Wisconsin - afzonderlijk gemanipuleerde menselijke huidcellen om vier verschillende genen tot expressie te brengen. Om redenen die nog niet duidelijk zijn voor wetenschappers, lijkt het blootstellen van cellen aan deze genen de ontwikkelingsklok terug te draaien. Beide groepen ontdekten dat de resulterende cellen twee belangrijke eigenschappen vertonen die embryonale stamcellen definiëren. Ze zijn pluripotent, wat betekent dat ze zich kunnen ontwikkelen tot elk type cel in het lichaam, en ze kunnen schijnbaar oneindig delen in hun ongedifferentieerde staat.
Ik zou deze andere methode verwelkomen omdat het gemakkelijker is om het materiaal te verkrijgen en geen ethische vragen oproept die sommigen verontrustend vinden, zegt Doug Melton , directeur van het Harvard Stem Cell Institute. Even belangrijk is dat het gebruik van deze andere benadering de hoeveelheid beschikbare financiering voor het onderzoek enorm zou verhogen.
Embryonale stamcellen zijn het doelwit van zowel hype als hoop vanwege hun potentiële vermogen om cellen te vervangen die zijn beschadigd bij ziekten zoals Parkinson en diabetes. Ze zijn ook de bron van ethische controverse: de cellen zijn afkomstig van overtollige menselijke embryo's die na in-vitrofertilisatie zijn weggegooid, en om ze te verkrijgen, moeten de embryo's worden vernietigd. President Bush beperkte de federale financiering van embryonaal stamcelonderzoek in 2001.
Naast de potentiële impact van herprogrammering op het ethische debat rond embryonale stamcellen, is een van de grootste voordelen dat het een alternatieve manier biedt om stamcellen te produceren die genetisch zijn afgestemd op een individu. Geherprogrammeerde, pluripotente cellen die zijn afgeleid van de huidcellen van een individu, zouden uiteindelijk kunnen worden gebruikt voor weefseltransplantaties zonder risico op immuunafstoting. Cellen die zijn afgeleid van iemand met Parkinson of diabetes kunnen wetenschappers nieuwe modellen bieden voor het bestuderen van deze complexe genetische ziekten. (Zie Stamcellen herboren en The Real Stem Cell Hope.)
De enige andere manier om dergelijke cellen te produceren - therapeutisch klonen van mensen - brengt zijn eigen technische en ethische problemen met zich mee, en is nog niet bereikt. Het vereist ook menselijke eieren, die uiterst moeilijk te verkrijgen zijn gebleken. (Zie therapeutisch klonen van mensen in stilstand.) Ian Wilmut, de wetenschapper die de leiding had bij het klonen van het schaap Dolly, kondigde vrijdag aan dat hij van plan is de inspanningen van zijn groep te concentreren op herprogrammering in plaats van op klonen.
Maar wetenschappers dringen aan op de voortzetting van de financiering van op embryo's gebaseerde methoden totdat er meer bekend is over deze nieuwe soorten cellen. Totdat is aangetoond dat het alternatief dezelfde soort extreem veelzijdige, normale cellen produceert die we verkrijgen uit eerder bevroren menselijke blastocysten, zou het oneerlijk zijn tegenover patiënten om die benadering af te zweren, zegt Melton van het Harvard Stem Cell Institute.
Hoewel de nieuwe cellen eruitzien en zich gedragen als embryonale stamcellen, is het nog niet duidelijk in hoeverre ze op elkaar lijken. De meeste markers die we kennen in embryonale stamcellen worden door deze stamcellen tot expressie gebracht, zegt Yu van de University of Wisconsin. Maar we hebben echt geen idee of er een significant verschil is. De eerste experimenten van Yamanaka's Kyoto-lab suggereren dat er op zijn minst enkele verschillen bestaan: een screening van de expressie van 30.000 genen toonde aan dat de pluripotente cellen vergelijkbaar maar niet identiek zijn aan embryonale stamcellen.
Beide teams gebruikten viraal DNA om genen te introduceren voor vier transcriptiefactoren - eiwitten die andere genen in de cel aanzetten - in fibroblasten, een type huidcel. (Twee van deze transcriptiefactoren waren hetzelfde in beide groepen; twee waren verschillend. Ze waren allemaal eerder geïdentificeerd in embryonale stamcellen.) Wetenschappers theoretiseren dat wanneer ze tot expressie worden gebracht in de volwassen cellen, de transcriptiefactoren een genetische cascade activeren die de cel teruggeeft en zijn DNA naar een embryonale staat.
Toen ze in muizen werden geïmplanteerd, genereerden de cellen een bal weefsel met meerdere gedifferentieerde celtypen, een standaardtest voor celpluripotentie. Yamanaka's team toonde ook aan dat de cellen konden differentiëren in spier- en zenuwcellen, gebruikmakend van dezelfde protocollen die worden gebruikt met embryonale stamcellen. De bevindingen zijn vandaag online gepubliceerd in de tijdschriften Cel en Wetenschap .
Voordat deze cellen in aanmerking komen voor humane therapieën, zullen de onderzoekers een alternatieve manier moeten ontwikkelen om de transcriptiefactoren tot expressie te brengen. De virussen die momenteel worden gebruikt, kunnen in het genoom worden geïntegreerd en zorgen voor mogelijke veiligheidsrisico's. Het is nog niet duidelijk hoe moeilijk dit zal zijn, maar Thomson zegt dat zijn groep en anderen al aan dit probleem werken.
Hoewel er nog veel werk moet worden verzet, zegt Thomson dat de bevindingen waarschijnlijk het tempo van het onderzoek zullen versnellen door meer wetenschappers aan te moedigen stamcellen te bestuderen en door de financiering voor het veld te vergroten. Mijn persoonlijke barometer van optimisme is flink gestegen, zegt hij. Ik denk dat jonge onderzoekers vermeden hebben om zich in dit veld te begeven vanwege de ethische kwesties... Nu geloof ik dat steeds meer laboratoria deze methode zullen gebruiken.