De ‘primitieve’ voorloperbloedcellen (groen) (afb: Elias Zambidis, Johns Hopkinsuniversiteit)
Volgroeide cellen teruggeprogrammeerd tot ‘primitieve’ stamcellen bleken bloedvaatjes in het netvlies beter te repareren dan via ‘conventionele’ pluripotente stamcellen. Volgens onderzoekers van de Johns Hopkinsuniversiteit zou die techniek schade aan het netvlies kunnen repareren die, onder meer, ontstaat door suikerziekte en daarmee blindheid voorkomen. Het onderzoek zou toepassing van stamcellen om weefsels te herstellen een stap dichter naar de klinische praktijk hebben gebracht.
De toepassing van zogeheten pluripotente stamcellen door herprogrammering van rijpe cellen verkregen is al enige tijd onderwerp van onderzoek naar het herstel van aangetast weefsel of defecte organen. Die weg is echter niet zonder gevaren. Het blijkt dat die pluripotente stamcellen zich nog wel eens willen ontwikkelen tot kankercellen en dat is uiteraard niet de bedoeling. De onderzoekers rond oncoloog Elias Zambidis deden hun proefnemingen met proefdieren (muisjes) en menselijke cellen in celkweken.
Volgens het Amerikaanse ooginstituut is aantasting van het netvlies door suikerziekte (diabetische retinopathie) een van de belangrijkste oorzaken van blindheid bij volwassenen in de VS. Er zijn schattingen dat in 2050 bijna 15 miljoen Amerikanen opgezadeld zijn met die ziekte die zorgt voor abnormale bloedvatgroei in het netvlies.
Voor hun onderzoek namen de wetenschappers bindweefselcellen van een suikerpatiënt (type I) en herprogrammeerden die tot pluripotenten stamcellen. Die stamcellen zou nog ‘primitiever’ zijn dan de stamcellen die normaal via herprogrammering worden verkregen. Dat betekent dat ze meer tenderen naar de (natuurlijke) embryonale stamcellen. Met die ‘primitieve’ stamcellen zou de rijping naar gespecialiseerde cellen veel efficiënter zijn dan met de ‘normale’ geïnduceerde pluripotente stamcellen.
Om die ‘primitievere’ stamcellen te krijgen werden de cellen in een badje van voedingsstoffen en bepaalde chemische verbindingen ondergedompeld. De samenstelling van zo’n badje is al zo’n tien jaar onderwerp van discussie tussen onderzoekers.
Remmers
Zambidis en de zijnen gebruikten in hun badje twee zogeheten remmers, stoffen die de activiteit van een gen afremmen of zelfs helemaal blokkeren. Het gaat om de GSK3β-remmer CHIR99021, die de opslag van koolhydraten in de cel blokkeert, en de MEK-remmer PD0325901, een experimenteel kankergeneesmiddel dat de groei van kankercellen blokkeert. De onderzoekers keken ook naar de mogelijkheden van een derde middel, een PARP-remmer, een populair kankermedicijn dat wordt gebruikt ter bestrijding van diverse kankersoorten waaronder eierstok- en borstkanker.
Het bleek dat het drietal remmers, tot verbazing van de onderzoekers, de biologische klok van de cellen terugdraait. Het mengsel, 3i gedoopt waarbij de i voor inhibitor (remmer) staat, zorgde er dus voor dat de pluripotente stamcellen in een ‘primitievere’ (eerdere) stamcelfase terechtkwamen. Zover was de groep al in 2016.
In het nieuwe onderzoek werden de geherprogrammeerde cellen ‘begeleid’ door eiwitten zoals NANOG, NR5A2, DPPA3 en E-cadherine om de stamcellen te laten rijpen in de gewenste richting. Ook bleken de ‘primitieve’ stamcellen niet geneigd tot niet normale veranderingen in de epigenetica van de cel (welke genen zijn actief en welke niet).
De bloedvatvoorlopercellen die uit die stamcellen ontstonden werden in de oogjes van muisjes gespoten die een muiselijke vorm van diabetische retinopathie hadden. De cellen bleken zich te verplaatsen naar de binnenste weefsellaag van het netvlies en dat deden ze in grotere getale dan in eerdere labproeven met stamcellen. Daar ter plaatse deden de voorlopercellen hun herstelwerk, waarbij de meeste ingespoten stamcellen overleefden (ten minste vier weken, zo lang de proef duurde).
Zambidis: “Opmerkelijk is dat de 3i-cocktail de met de ziekte verbonden genactiviteit in de donorcellen leek te normaliseren tot een gezonde, maagdelijke niet-diabetische stamceltoestand.” De onderzoekers gebruikten ook op de conventionele manier geproduceerde pluripotente stamcellen. Het bleek dat de daaruit resulterende voorlopercellen niet zo diep in het netvlies doordrongen en niet zo levensvatbaar waren als de 3i-cellen.
De onderzoekers willen het mengsel nog verder vervolmaken en willen ook in andere situaties bekijken hoe groot het herstelvermogen van de ‘primitieve’ stamcellen is.