Menselijke stamcellen in lab gekweekt; Nieuwe transplantatievormen

Onderzoekers van twee Amerikaanse universiteiten hebben voor het eerst menselijke embryocellen in het laboratorium kunnen kweken die zich nog tot alle celtypen kunnen ontwikkelen. Ze kunnen zich bijvoorbeeld specialiseren tot hersen-, huid-, spier-, lever- en darmcellen.

De embryonale stamcellen zijn inmiddels enkele maanden in leven gehouden.

De ontdekking is van belang voor het onderzoek naar de ontwikkeling van embryo via foetus naar kind. Ook zijn de celkweken, na ontwikkeling tot het gewenste weefseltype, bruikbaar als testcellen bij medicijnonderzoek. Op lange termijn, als de onderzoekers het proces van differentiatie van stamcel tot orgaanweefsel in de vingers hebben, kunnen transplantatie-organen in laboratoria worden geproduceerd.

De twee onderzoeksgroepen van de University of Wisconsin en van Johns Hopkins Medical Institutions in Baltimore gebruikten verschillende kweektechnieken. Voor hun experimenten benutten de onderzoekers embryo's die waren overgebleven bij reageerbuisbevruchtigingen. De embryo's werden door de 'ouders' afgestaan. Beide teams werden voor een deel gefinancierd door het Californische biotechnologiebedrijf Geron dat de rechten op de methoden met de universiteiten deelt.

Ontwikkelingsbioloog dr. James Thomson, de leider van het onderzoeksteam in Wisconsin ziet geheel nieuwe transplantatietherapieen ontstaan. In het wetenschappelijke tijdschrift Science noemen zij vandaag de mogelijkheid om ziekten waarbij maar een type cel in het ongerede raakt, zoals de ziekte van Parkinson of vroeg ontstane suikerziekte, te genezen door de stamcellen genetisch te veranderen zodat ze niet door het afweersysteem van de ontvanger worden vernietigd. Daarna kunnen onderzoekers er in het lab de gewenste celtypen uit laten groeien en die bij een patient implanteren.

Naar de techniek om pluripotente embryonale stamcellen in het lab te vermenigvuldigen zijn ontwikkelingsbiologen al jaren op zoek. Tot nu toe ontwikkelden pluripotente cellen die uit embryo's van enkele dagen werden geplukt zich in celkweek meteen tot een bepaald weefseltype, waaruit geen andere celtypen meer kunnen ontstaan.

De Wisconsin-onderzoekers ontwikkelden vijf celcultures uit 14 embryo's in het blastocyststadium. Het embryo bestaat in dat stadium uit een holte met een eencellig laagje eromheen met op een plaats een klompje ongedifferentieerde cellen. De cultures zijn inmiddels 5 a 6 maanden in kweek gehouden. Vier zijn nu ingevroren, maar de vijfde, met XX-chromosomen van een meisje, groeit al acht maanden. De cellen bleken steeds in staat om zich te ontwikkelen tot de drie kiembladen (ectoderm, mesoderm en endoderm) waarmee embryogroei begint.

Bedrijf bezit patenten

De onderzoekers uit Wisconsin die menselijke embryonale stamcellen in kweek konden houden gingen uit van cellen van menselijke embryo's in het blastocystenstadium. Die werden opgebracht op een voedingsbodem bestaande uit laagje bestraalde muize-embryocellen. De cellen in de celklompjes die zich vormden moesten na twee weken van elkaar worden losgemaakt om te voorkomen dat ze gingen differentieren. Dat proces van losmaken en een nieuwe voedingsbodem verschaffen moet daarna iedere 7 tot 10 dagen worden herhaald. De onderzoekers van Johns Hopkins Medical Institutions, die gelijk op werkten met de Wisconsinonderzoekers, gebruikten een iets andere techniek. Zij isoleerden uit menselijke embryo's de cellen die uiteindelijk eicel of sperma zouden worden en brachten die in kweek op een soortgelijke voedingsbodem.

Een belangrijk criterium voor de levenskracht van zo'n voortgekweekte cellijn is het vermogen om de uiteinden van de chromosomen (de telomeren) hun oorspronkelijke lengte te laten behouden. In normale delende cellen wordt beide uiteinden van het lange DNA-molecuul dat in ieder chromosoom ligt een stukje korter.

Dat verlies van DNA bepaalt uiteindelijk dat een cel niet meer tot delen in staat is. Na ongeveer 60 keer delen geeft een cel het op. De cellijnen van embryonale stamcellen die nu aan de universiteit van Wisconsin zijn ontwikkeld beschikken echter over enzymen (telomerase) die de uiteinden na iedere celdeling weer op lengte brengen.

Geron, het biotechnologiebedrijf dat het onderzoek van beide groepen heeft gefinancierd, bezit licenties op de patenten op beide celkweekmethoden en nog aanvullende licenties op patenten voor diagnostische en therapeutische tests en methoden om genetische veranderingen in stamcellen aan te brengen.