Exosomen zijn kleine ‘bootjes’ die zich, boordevol biomoleculen, door het celmebraan naar de extracellulaire ruimte begeven. Wat die exosomen daar uitspoken is nog erg duister. Het idee is dat ze een functie in de communicatie tussen cellen hebben. Onderzoekers denken dat die ‘bootjes’ (vesikels) mogelijk therapeutisch van betekenis zijn en een veiliger en eenvoudiger alternatief vormen voor celtherapie, maar hoedt U voor exosoompredikers (die snel veel geld hopen te verdienen)….
Stamcellen, we hebben het in dit blog er vaak over, worden vrij breed opgevat als ‘probleemoplossers’, omdat die zich (we hebben het nu over volwassen stamcellen) zich kunnen ontwikkelen in verschillende typen cellen. Dat blijkt allemaal nog niet zo eenvoudig.
Michael Chopp, neurowetenschapper bij het Henry Ford-gezondheidssysteem in Detroit was een van de eersten die onderzoek deed naar de (mesenchymatische) stamcellen. “Het bleek dat die stamcellen de cellen in het weefsel niet vervingen.” Wellicht, speculeerden Chopp en ook anderen, dat deze stamcellen helpen weefselbeschadiging te herstellen via het afgeven van bepaalde stoffen.
Er komt steeds meer bewijs dat de exosomen daarin een rol spelen. Die verlaten cellen vol met biomoleculen waaronder RNA, eiwitten en lipiden. “Het bleek al snel dat wat de de mesenchymatische stamcellen bijdragen aan het weefselherstel in die exosomen zit”, zegt Mario Gimona van de Paracelsusuniversiteit in Salzburg (Oos). Dat heeft er toe geleid dat heel wat onderzoekers naar exosomen zijn gaan kijken als alternatief voor celtherapie, maar het grote probleem is dat er van die minuscule ‘bootjes’ maar zo weinig bekend is.

Jaren 80

Exosomen werden in de late jaren 80 ontdekt. Die zouden een rol in de communicatie tussen cellen spelen. Celbiologe Sai-Kiang Lim van het instituut voor moleculaire en celbiologie in Singapore en haar medeonderzoeksters richtten zich in 2010 op de plaats die die vesikels zouden innemen in het weefselherstel door de de mesenchymatische stamcellen. Lim had gedacht dat het om een bepaald biomolecuul ging, maar het bleek dat die exosomen volgestopt waren met, bijvoorbeeld, wel 30 000 niet-coderende RNA’s, naaste vele eiwitten en andere biomoleculen. De ‘bootjes’ waren weliswaar nietig, maar hadden veel in hun mars om zaken te regelen, was de gedachte.

Eduardo Marbán,  cardioloog van het Cedars-Sinai-ziekenhuis in Los Angeles, en medeonderzoekers toonden in 2014 aan dat het blokkeren van de ‘uittocht’ van de exosomen van hartstamcellen van muisjes met beschadigde hartjes ook het herstel werd geblokkeerd. Ook in dat jaar wilde in Duitsland Dietrich Beelen van de universiteit van Duisburg-Essen samen met collega’s mesenchymatische stamcellen (msc’s) inzetten om een patiënt die een beenmergtransplantatie had gehad af te helpen van de graft-versus-host-ziekte. Dat gebeurt als het getransplanteerde beenmerg een verwoestende afweerreactie teweegbrengt, waardoor organen kunnen uitvallen met dodelijke afloop. De msc’s zouden die afweerreactie dempen. Bij die medeonderzoekers was ook stamcelbioloog Bernd Giebel.

De resultaten waren opmerkelijk. De ontsteking verdween grotendeels en het leven van de patiënte won veel aan kwaliteit totdat ze uiteindelijk toch overleed. Volgens Giebel bleef ze meer dan vier maanden stabiel.

Dat is eigenlijk het enige succesje van de exosoombehandeling, maar onderzoek blijft bewijzen aandragen dat exosomen voor meer kunnen zorgen dan het dempen van een afweerreactie bij een transplantatie. Zo heeft Ashok Shetty van de Texas A&M-universiteit aangetoond bij knaagdieren (niet toevallig muisjes?)dat msc-exosomen de schade van een lange epilepsieaanval kunnen herstellen. De exosomen werden via de neus toegediend en binnen zes uur zaten ze in de hele frontaallob van de hersentjes. Ook hier bleken de exosomen de ontsteking te verminderen. Ook Chopp en medeonderzoekers hebben positieve effecten waargenomen op hersenweefsel na een beroerte of andere hersenbeschadiging bij proefdieren.

Beter dan stamcellen?

Exosomen van stamcellen zouden een veilig alternatief kunnen zijn voor een stamceltherapie. Exosomen kunnen zichzelf niet repliceren en kunnen geen kanker vormen (is het idee). Bovendien zijn ze handig in het gebruik (want klein), makkelijk te verwerken in steriel materiaal en lang in de vriezer te bewaren.
Het grote struikelblok is nog steeds dat onderzoekers die die nietige ‘bootjes’ gebruiken niet weten wat en vooral waarom die al die biomoleculen meeslepen.
De meeste aandacht is tot nu toe gegaan naar de microRNA’s, moleculen die niet coderen voor eiwitten, maar de productie van een eiwit sturen. Zo zou microRNA-181b van hartstamcellen therapeutische effecten hebben, maar dat allemaal uitzoeken, we hebben het over tienduizenden moleculen, is nog een hele klus. Bovendien zouden sommige biomoleculen de therapeutische effecten weer teniet kunnen doen. “Er zijn daar een hoop dingen die we niet eens kunnen classificeren”, zegt Marbán. Lim vraagt zich af of die microRNA’s wel zo belangrijk zijn. Exosomen bevatten ook enzymatische eiwitten en die kunnen wel eens veel belangrijker zijn, denkt ze.
Dan is er ook nog het probleem om die exosomen zuiver te pakken te krijgen. Volgens Gimona kan niemand zeggen dat zijnhaar exosomen 100% zuiver zijn. Stamcellen produceren allerlei vesikels, onder meer om de troep kwijt te raken en dan is het nog afhankelijk van welke stamcellen je de exosomen gebruikt. Kortom: er val nog veel te doen vooraleer de exosomen hun therapeautische belofte kunnen waarmaken.

Ondertussen zijn er kapers op de kust die even snel hun onbetrouwbare slag willen slaan, Volgens Chopp komen overal exosoomklinieken op, die bakken humbug verkopen. Lim constateert dat sommige van die kwakzalvers zelfs haar artikelen citeren. Een van die onbetrouwbare klinieken beweerde zelfs een middel tegen de coronaziekte te hebben, maar die bewering heeft die kliniek in New Jersey inmiddels van de webstek verwijderd. Giebel: “Extracellulaire vesikels hebben denk ik grote therapeutische waarde bij veel ziektes, maar als iemand ze op een verkeerde manier toepast dan kan dat dit onderzoeksveld voor jaren platleggen.”

Bron: Nature