Het complexe menselijk lichaam bestaat uit somatische (lichaams)cellen en voortplantingscellen (gameten). Alle cellen in het menselijk lichaam zijn afkomstig van een enkele bevruchte eicel die bekend staat als de zygoot. De zygote deelt zich vervolgens in een blastocyst die bestaat uit embryonale stamcellen die aanleiding geven tot meer dan 200 gespecialiseerde soorten cellen, volgens de Internationale Vereniging voor Stamcelonderzoek.
Somatische stamcellen - ook wel volwassen stamcellen genoemd - vormen zich tijdens de ontwikkeling van de foetus en blijven gedurende de hele levensduur aanwezig om te helpen bij celherstel.
Stamcellen: definitie
andere namen voor stamcellen die nauwkeuriger zijn, zijn embryonale stamcellen, volwassen stamcellen of geïnduceerde pluripotente stamcellen, afhankelijk van de respectievelijke typologie van een cel. Stamcellen hebben het vermogen om te veranderen in vele andere soorten cellen, wat van groot belang is voor onderzoekers op het gebied van regeneratieve geneeskunde.
Stamcellen hebben speciale kenmerken die ze onderscheiden van gewone, gewone cellen zoals zenuwcellen, botcellen en bloedcellen:
- Stamcellen kunnen zichzelf dupliceren vele malen over, of specialiseren, zoals nodig in het weefsel.
- Stamcellen differentiëren in gespecialiseerde cellen met specifieke taken.
- Stamcellen kunnen zich specialiseren in vele verschillende maten en vormen van cellen.
Embryonale stamcellen
Menselijke embryonale stamcellen zijn afgeleid van een zich ontwikkelende eicel in het blastocyststadium, ongeveer vijf dagen na de bevruchting. Embryonale stamcellen zijn ongedifferentieerd en kunnen zich voor onbepaalde tijd delen of differentiëren tot gespecialiseerde cellen in het laboratorium.
Embryonale stamcellen hebben het potentieel om genetisch of chemisch te worden geprogrammeerd om organen en huid te laten groeien voor transplantatie en transplantaten.
Somatische (volwassen) stamcellen
Embryonale stamcellen differentiëren snel tot somatische stamcellen tijdens de ontwikkeling van de foetus. Kleine hoeveelheden somatische stamcellen blijven voor onbepaalde tijd in het lichaam, maar ze veranderen in de loop van je leven.
Somatische stamcellen helpen het lichaam interne reparaties uit te voeren en te reguleren homeostase. voorlopercellen zijn een tussenstap tussen een delende stamcel en een meer gespecialiseerde cel.
In tegenstelling tot veelzijdige embryonale stamcellen, hebben somatische stamcellen een beperkte capaciteit voor differentiatie. Huidige studies suggereren dat volwassen stamcellen alleen differentiëren tot cellen voor het specifieke type weefsel waarin ze zich bevinden.
Zo kunnen somatische stamcellen in spierweefsel wel differentiëren tot verschillende soorten spiercellen, maar geen zenuwcellen vormen. Er is echter onderzoek aan de gang dat die veronderstelling kan omdraaien, volgens de Universiteit van Nebraska Medisch Centrum.
Functie van somatische stamcellen
Somatische (volwassen) stamcellen kunnen oneindig meer dochtercellen produceren of zich specialiseren in bepaalde soorten cellen, zoals rode en witte bloedcellen. Volwassen stamcellen kunnen zichzelf vernieuwen, zelfs na perioden van inactiviteit wanneer reparatie of vervanging van cellen nodig is.
Zo komen somatische stamcellen in het hart en de alvleesklier onder bepaalde omstandigheden in actie wanneer herstelwerkzaamheden geïndiceerd zijn. Echter, in de darm en beenmerg, stamcellen zijn voortdurend aan het werk om zichzelf te vernieuwen.
Hematopoëtische somatische stamcellen
Hematopoëtische stamcellen (HSC's) zijn bloedvormende cellen die worden aangetroffen in het beenmerg en in circulerend bloed. Onrijpe cellen kunnen rode bloedcellen, bloedplaatjes en witte bloedcellen worden. Getransplanteerde HSC-cellen in beenmerg van bijpassende donoren hebben talloze patiënten geholpen met de diagnose bloedaandoeningen en kankers zoals leukemie.
Autologe transplantatie van de eigen HSC's van de patiënt is een andere veel voorkomende therapeutische procedure die patiënten heeft geprofiteerd door het risico op transplantaatafstoting te verminderen.
Mesenchymale somatische stamcellen
Bronnen van menselijke mesenchymale stamcellen (hMSC's) omvatten ondersteunend en bindweefsel rond lichaamsorganen. Deze stamcellen differentiëren tot mesodermale cellen zoals kraakbeen, botcellen, spiercellen en vetcellen.
Stamcelonderzoek naar het gebruik van hMSC's zou kunnen leiden tot een betere behandeling van botbreuken en kraakbeenletsels.
Neurale somatische stamcellen
Neurale stamcellen (NSC's) genereren neuronen en gliacellen. NSC's worden gevonden in de hersenen en centraal zenuwstelsel.
Er zijn veelbelovende klinische onderzoeken gaande om NCS-stamceltherapie te onderzoeken als een behandeling voor ruggenmergletsel, beroerte en amyotrofische laterale sclerose (ALS).
Epitheliale somatische stamcellen
Epitheliale stamcellen worden gevonden in lagen van de huid, longen en in de epitheliale laag van de darm. Deze stamcellen vernieuwen zich voortdurend en reageren op verwonding of schade aan cellen.
Medische toepassingen van epitheliaal stamcelonderzoek omvatten het maken van huidtransplantaties om bijvoorbeeld slachtoffers van ongevallen en brandwonden te helpen.
Geïnduceerde pluripotente stamcellen
In 2007 ontdekten onderzoekers hoe ze volwassen stamcellen genetisch kunnen herprogrammeren om zich meer als embryonale stamcellen te gedragen. Deze gemanipuleerde cellen, die bekend staan als geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPSC's), kunnen worden gecontroleerd om op bepaalde manieren te werken in laboratoriumculturen.
Zo kan een lichaamscel zoals een huidcel gestimuleerd worden om een heel ander type cel te laten ontstaan. Het veld is nog erg nieuw en er is nog veel onbekend over de mechanismen van het proces.
Stamcelclassificatie
Stamcellen worden geclassificeerd op basis van hun vermogen om meer gespecialiseerde celtypen te veroorzaken. Embryonale stamcellen zijn voordelig in onderzoek vanwege hun onvervalste toestand en hoge potentie voor differentiatie. De eencellige zygote wordt totipotent genoemd omdat het een totaal levend organisme kan vormen samen met placentacellen en weefsel.
Embryonale stamcellen worden geclassificeerd als pluripotent; ze vormen somatische cellen, maar geen placentacellen. Navelstrengbloedcellen en volwassen stamcellen zijn multipotent. Hun vermogen om zich te specialiseren in verschillende typen is beperkter dan embryonale stamcellen.
Vroeg stamcelonderzoek
Interesse in stamcelonderzoek wordt gedreven door de wens om nieuwe manieren te vinden om beschadigde cellen in huidweefsel en inwendige organen te herstellen die cruciaal zijn om te overleven.
In 1981 isoleerden wetenschappelijke onderzoekers voor het eerst embryonale stamcellen uit muizenembryo's Nationale gezondheidsinstituten. In 1998 leerden wetenschappers hoe ze menselijke stamcellen konden afleiden uit menselijke eieren die in vitro waren gemaakt in vruchtbaarheidsklinieken, die niet langer nodig waren en werden geschonken voor onderzoek. Lijnen van stamcellen worden gekweekt en gedeeld tussen wetenschappers.
In 1948 werden voor het eerst somatische stamcellen gebruikt om bloedcellen te produceren. In 1968 werden volwassen beenmergcellen gebruikt voor stamceltransplantaties. Sindsdien zijn stamceltherapieën gebruikt om met succes vele soorten bloedaandoeningen te behandelen. Eindeloze therapeutische mogelijkheden met stamcellen zijn mogelijk, maar veel daarvan zijn nog relatief niet getest op veiligheid en effectiviteit.
Voordelen van stamcelonderzoek
Wetenschappers gebruiken geïnduceerde pluripotente stamcellijnen om normale en abnormale celdeling te bestuderen, waaronder kanker en tumorvorming. Een beter begrip van het ontstaan van ziekten zou kunnen leiden tot effectievere preventieve maatregelen en behandelingen.
Weefsels die in het laboratorium uit stamcellen worden gegenereerd, kunnen helpen bij het testen van nieuwe medicamenteuze behandelingen en het verminderen van testen op proefdieren. Duizenden mensen die lijden aan bloedgerelateerde ziekten zoals leukemie en bloedarmoede zijn geholpen door middel van stamceltherapieën.
Toepassingen van stamcelonderzoek
Stamcelonderzoek is een snel evoluerend veld en er worden binnenkort nieuwe doorbraken verwacht. Omdat stamcellen in zoveel delen van het lichaam worden aangetroffen, kunnen ze de sleutel zijn om de oorzaak van verschillende ziekten te achterhalen.
Hematopoëtische stamceltherapieën zoals beenmergtransplantaties worden veel gebruikt. Sommige soorten huidtransplantatie en stamcelbehandelingen van hoornvliesletsels worden ook geaccepteerd door de medische gemeenschap.
Risico's van stamceltherapie
Het publiek moet op zijn hoede zijn voor overdreven beweringen en verkeerde informatie over stamceltherapieën, aldus de Internationale Vereniging voor Stamcelonderzoek. Patiënten met ernstige medische aandoeningen kunnen bijzonder kwetsbaar zijn voor klinieken die beweren onmiddellijke geneeswijzen te bieden.
De Amerikaanse Food and Drug Administration’s website waarschuwt consumenten dat ze hun gezondheid in gevaar brengen door te vertrouwen op klinieken die behandelingen aanbieden die niet zijn goedgekeurd door de FDA. Tot op heden zijn alleen bepaalde producten gemaakt met de bloedvormende stamcellen in navelstrengbloed door de FDA goedgekeurd voor specifieke behandelingen.