Abstract

Menselijke embryonale stamcellen (hESC’s) hebben een groot potentieel voor de behandeling van verschillende degeneratieve ziekten. Pluripotente hESC’s hebben een groot vermogen tot onbeperkte zelfvernieuwing in kweek en tot differentiatie in alle celtypen in het lichaam. De reis van hESC-onderzoek is niet zo soepel, aangezien het te maken heeft gehad met verschillende uitdagingen die niet alleen beperkt zijn tot tumorvorming en immuunafstoting, maar ook tot sociale, ethische en politieke aspecten. Het isoleren van hESC’s uit het menselijk embryo wordt als zeer verwerpelijk beschouwd omdat het de vernietiging van het menselijk embryo vereist. De kwestie werd besproken en bediscussieerd in zowel publieke als regeringsplatforms, wat leidde tot een verbod op hESC-onderzoek in veel landen over de hele wereld. Het verbod heeft een negatieve invloed gehad op de vooruitgang van hESC-onderzoek omdat veel federale regeringen over de hele wereld de financiering van onderzoek stopzetten. Daarna hebben sommige landen het verbod opgeheven en financiering van hESC-onderzoek toegestaan, maar de schade aan de voortgang van het onderzoek is al aangericht. Onder deze ongunstige omstandigheden is er nog steeds enige vooruitgang geboekt in het isoleren, kweken en karakteriseren van hESCs met behulp van verschillende strategieën. In dit overzicht hebben we verschillende strategieën samengevat die gebruikt zijn om met succes hESC’s te isoleren, kweken en karakteriseren. Tenslotte houden hESCs een grote belofte in voor klinische toepassingen met de juiste strategieën om de vorming van teratomen en immunorejectie te minimaliseren en betere celtransplantatiestrategieën.

1. Embryonic Stem Cells: Early Discovery and Isolation Procedure

Embryonale stamcellen (ESC’s) werden voor het eerst geïsoleerd uit muizenembryo’s in 1981, en het woord “embryonale stamcel” werd voor het eerst bedacht door Gail R. Martin. Toch leerde de wereld ESC’s kennen met de baanbrekende ontdekking in 1998, waar Thomson en zijn team voor het eerst een techniek toonden om hESC’s te isoleren uit menselijke embryo’s. Daarna hebben onderzoekers aangetoond dat hESC’s het vermogen hebben om te differentiëren in alle lichaamscellen, waaronder bètacellen van de eilandjes van Langerhans , neurale cellen , cardiomyocyten , en hepatocytachtige cellen . Het pluripotente vermogen van hESC’s heeft hoop gegeven aan miljoenen patiënten die lijden aan diabetes, de ziekte van Parkinson, hart- en vaatziekten, en leverziekten. Omdat hESC’s een groot therapeutisch potentieel hebben, zijn er over de hele wereld verschillende hESC-lijnen gegenereerd. Een van de uitdagingen van de hESC’s was de methode van isolatie van stamcellen uit het menselijk embryo, aangezien hESC’s alleen verkregen kunnen worden uit de binnenste celmassa (ICM) van menselijke embryo’s. Onderzoekers meldden dat ICM verkregen kan worden uit zowel verse als ingevroren menselijke embryo’s . Daarna werden verschillende methoden ontwikkeld om ICM te isoleren uit een enkel menselijk embryo, waaronder mechanische dissectie, waarbij ICM wordt geïsoleerd door mechanische druk . Het ICM kan ook worden geïsoleerd door gebruik te maken van laserdissectie en van immunochirurgische procedures. Het gebruik van een immuunchirurgische procedure om het ICM te isoleren heeft verschillende voordelen, maar brengt ook enkele nadelen met zich mee. Bijvoorbeeld, de immuunchirurgie procedure vereist de kweekmedia die cavia serum bevatten; vandaar, het gebruik van dierlijk serum maakt de immuunchirurgie techniek niet geschikt voor het genereren van klinische-kwaliteit hESC lijnen. Bij een andere methode kunnen hESC-lijnen geïsoleerd worden uit ICM door microdissectie van menselijke blastocysten met behulp van fijne naalden. Laser-ondersteunde biopsie is ook de meest veelbelovende techniek voor xenovrije isolatie van het ICM . Na de isolatie van het ICM worden de stamcellen gekweekt om ESC’s te genereren met behulp van voedingslagen, extracellulaire matrices, eiwitten, peptiden en synthetische polymeren. Voor- en nadelen van verschillende methoden van ICM-isolatie zijn samengevat in tabel 1.

Voor de isolatie van ICM moeten menselijke embryo’s worden vernietigd, wat tot ernstige ethische bezwaren heeft geleid. Om aan de ethische kwestie te voldoen, toonden onderzoekers een alternatieve aanpak aan om hESC’s te isoleren van een enkele blastomeer zonder het menselijke embryo te doden of te vernietigen. Bijvoorbeeld, tijdens preimplantatie genetische testen, kan een embryo biopsie met een enkele blastomeer verkregen worden van patiënten (; Klimanskaya et al., 2009). Er is gerapporteerd dat 5 hESC lijnen succesvol verkregen werden uit een enkele blastomeer biopsie. Het succes van het verkrijgen van hESC’s van goede kwaliteit hangt af van de kwaliteit van blastocysten en isolatieprocedures en kweekomstandigheden. Er werd gemeld dat 2 hESC-lijnen werden verkregen uit 4 blastocysten, terwijl slechts 3 hESC-lijnen konden worden geïsoleerd uit 13 blastocysten en, in sommige gevallen, slechts 3 hESC-lijnen konden worden geïsoleerd uit 58 blastocysten . Deze verschillen in isolatie van hESC-lijnen uit verschillende blastocysten zijn voornamelijk te wijten aan de kwaliteit van de embryo’s en zijn ook afhankelijk van de methode van embryo-isolatie en kweekprotocollen . Bijvoorbeeld, als een embryo wordt verkregen door middel van een in vitro fertilisatie methode, dan is er een grote kans dat embryo’s een hoge incidentie van postzygote chromosomale afwijkingen zullen hebben die uiteindelijk een slechte kwaliteit van hESC’s kunnen geven.

In muizen, kunnen pluripotente stamcellen ook worden afgeleid uit de epiblast van post-implantatiestadium embryo’s, algemeen bekend als epiblast stamcellen. Deze pluripotente stamcellen vertonen primed kenmerken en zijn voor hun zelfvernieuwing sterk afhankelijk van de activering van FGF en activinesignaleringsroutes. Dientengevolge zijn drie verschillende pluripotente condities, namelijk naïeve, geprimeerde, en grond pluripotentie condities, gedefinieerd in muizen.

2. Cultureren van hESCs met of zonder Feeder Cellen

Als de blastomeer eenmaal verzameld is, wordt het normaal gecultiveerd met het ouderlijke biopsie embryo in het medium dat fibronectine en laminine bevat. De toevoeging van laminine in de kweekmedia is belangrijk voor de vorming van embryonale stamcel- (ESC-) achtige aggregaten. Bovendien zijn er rapporten die suggereren dat de toevoeging van serumvrije media en fibroblast-groeifactoren de proliferatie van stamcellen bevordert en voorkomt dat embryonale stamcellen differentiatie ondergaan. We hebben kort verschillende kweekomstandigheden beschreven die zijn gebruikt om zowel de kwaliteit als de kwantiteit van de generatie van hESCs te verbeteren.

2.1. Muis Feeder Cellen om hESCs te groeien

Muis embryonale fibroblast (MEF) cellen of muis feeder cellen worden beschouwd als de belangrijkste elementen voor hESCs omdat MEF gunstige omstandigheden biedt voor groei en uitbreiding van hESCs (figuur 1). Het is gemeld dat MEF’s zeer belangrijk zijn voor de succesvolle generatie van hESC-lijnen. Bovendien werden alle vroege hESC lijnen gekweekt in de media die groeifactoren en cytokines bevatten die afgescheiden worden door MEF cellen, en deze groeifactoren en cytokines zijn nodig om de pluripotentie van de stamcellen te behouden. Aangezien MEF is afgeleid van een muizenbron, heeft het ernstige ethische of gezondheidsproblemen voor hESC’s opgeleverd. Bovendien kan het gebruik van dierlijke cellen van dieren afkomstige infectieuze ziekteverwekkers overbrengen op hESC’s en ze niet geschikt maken voor menselijk gebruik. Er is gemeld dat MEF-cellen virusdeeltjes bevatten die hESC’s tijdens de kweek kunnen infecteren. Verder hebben sommige onderzoekers runderserum gebruikt om hESCs te kweken, maar het gebruik van van dieren afgeleid serum kan prionen en dierlijke virussen overbrengen in embryonale stamcelcultuur. Er is gerapporteerd dat de dierlijke cellen en serums virussen en andere pathogenen kunnen overbrengen in embryonale stamcellen door cel-cel interactie tijdens in vitro cultuur . Bovendien kunnen deze pathogene moleculen de gehele hESC-kweek besmetten. Indien hESC’s besmet zijn met dergelijke pathogenen, kan het besmettingsprobleem voortduren, zelfs indien hESC’s later worden overgebracht naar niet-dierlijke kweekomstandigheden. Een ander probleem met muizenvoedercellen en van dieren afkomstige serum/eiwitten is dat zij ook niet-menselijk siaalzuur (Neu5GC) bevatten, dat ook een ernstig besmettingsprobleem voor hESC’s kan vormen. Zo werd bijvoorbeeld gemeld dat van dieren afkomstig siaalzuur metabolisch op het celoppervlak van hESC’s terechtkwam en embryonale stamcellen besmette .

Figuur 1

Kweek van menselijke embryonale stamcellen: menselijke embryonale stamcellen kunnen worden gekweekt op de muizenvoedercellen (MEF).

2.2. Nonanimal Feeder Cells to Grow hESCs

Om dierlijke producten en kruis-species contaminaties te vermijden, hebben onderzoekers kweekmedia ontwikkeld die geen dierlijke componenten bevatten en tegelijkertijd de groei en expansie van embryonale stamcellen ondersteunen. Het is gemeld dat menselijke cellen kunnen worden gebruikt voor hESC cultuur; bijvoorbeeld menselijke eileider cellen, foetale voorhuid, foetale spier en huid, transgene foetale lever stromale cellen, beenmerg, navelstreng, placenta cellen, en endometrium cellen zijn gemeld ter ondersteuning van stamcelkweek en expansie. Onder deze menselijke cellen, menselijke navelstreng stromale cellen bieden een betere bron van feeder cellen die ook kunnen worden verzameld met behulp van een niet-invasieve methode, terwijl het gebruik van voorhuid-, foetale-, of beenmerg-afgeleide feeder lagen roept een aantal ethische bezwaren.

Naast feeder cellen, menselijke cellijnen bieden ook een alternatief voor de muis feeder cellen. Onlangs werden verschillende hESC lijnen afgeleid en vermeerderd met behulp van een commercieel verkrijgbare menselijke voorhuid fibroblast lijn. Endometriumcellen bleken ook effectief te zijn voor in vitro kweek van stamcellen. Een andere manier om het risico van besmetting met dierlijke pathogenen te elimineren is het gebruik van voedingslagen afgeleid van de menselijke stamcellijn . Basale fibroblast groeifactor (bFGF) blijkt endogeen geproduceerd te worden door menselijke voedingscellen gebruikt in hESC kweek (; Liu et al., 2014). Deze voedingscellen scheiden ook TGFβ en activine A af, die betrokken zijn bij het in stand houden van de pluripotentie van ICM. Ondanks de verschillende voordelen, heeft feedercel-afhankelijke hESC cultuur veel beperkingen; bijvoorbeeld, het onderhoud van feederlagen is bewerkelijk met te veel variatie tussen feedercel populaties. Deze ongelijkheid kan een negatieve invloed hebben op de hESC-claim voor menselijke toepassing.

2.3. Feeder-Free Culture to Grow hESCs

Aangezien zowel dierlijke als menselijke feedercellen beperkingen hebben, hebben onderzoekers chemisch gedefinieerde kweekmedia onderzocht en met succes ontworpen om hESCs te kweken, en het beste ding over de gedefinieerde media is dat ze geen feedercellen bevatten. Een van de eerste benaderingen geprobeerd voor feeder-vrije groeimedia was het gebruik van extracellulaire matrix eiwitten samen met groeifactoren om een in vitro cultuur conditie voor de stamcel proliferatie en vernieuwing te creëren (figuur 2). Onder deze eiwitten, werd Matrigel meestal gebruikt in combinatie met groeifactoren of geconditioneerd medium om hESCs te kweken. Ondanks verschillende voordelen, bleek Matrigel te veel variaties in zijn samenstelling te hebben, wat problemen opleverde voor de hESC kweek. Het gebruik van Matrigel roept ook klinische problemen op, aangezien enkele partijen Matrigel besmet bleken te zijn met het single-stranded mouse RNA virus-lactate dehydrogenase elevating virus. Naast Matrigel, zijn fibronectine, laminine, en collageen type IV ook goede kandidaten voor xenovrije hESC cultuur, en cellen kunnen tot 20 passages groeien. Referentie meldde dat menselijke placenta afgeleide ICM werd gebruikt om hESCs te kweken, en zij vonden sterke genetische stabiliteit voor 40 passages. Bovendien werden hESC’s ook gekweekt in xenovrije kweekmedia tot 80 passages.

Figuur 2

Cultuur van menselijke embryonale stamcellen: menselijke embryonale stamcellen kunnen worden gekweekt op de extracellulaire matrix zoals Matrigel.

Ongetwijfeld heeft het gebruik van chemisch gedefinieerde media samen met eiwitten de kweek van hESC’s aanzienlijk verbeterd. Daarnaast werden ook verschillende eiwitten en recombinante eiwitten gebruikt om de hESC-kweek onder xenovrije omstandigheden te verbeteren. Daaronder waren E-cadherine, E-cadherine/laminine 521, en kinaseremmers samen met bFGF die bekend staan om robuuste proliferatie van stamcellen onder xenovrije omstandigheden te veroorzaken. Synthetisch ontworpen bedoppervlak werd ook gebruikt om stamcelcultuur te stimuleren (Melkoumian et al., 2010); bijvoorbeeld, Corning Synthemax Surface, een synthetisch acrylaat oppervlak geconjugeerd met vitronectine, werd aangetoond dat niet alleen hESC kolonies te verbeteren, maar ook expansie van stamcellen (Kawase et al., 2014). Wu et al. beschreven onlangs het gebruik van nieuw synthetisch materiaal geïsoleerd uit spinnenzijde eiwitten als een geschikt substraat om hESC cultuur te stimuleren (Wu et al., 2014). Talrijke op polymeer gebaseerde synthetische oppervlakken zijn ook gerapporteerd om de groei en expansie van hESC lijnen te ondersteunen (Melkoumian et al., 2010; Brafman et al., 2010; Villa-Diazet al., 2013). De lijst van verschillende chemische stoffen die gebruikt worden om de kweek van hESC’s te verbeteren, is weergegeven in tabel 2.

> Naam van chemicaliën Matrigel Fibronectine Laminine en collageen type IV E-cadherine E-cadherine/laminine 521 Synthetisch ontworpen bedoppervlak Melkoumian et al., 2010 Corning Synthemax Surface, een synthetisch acrylaatoppervlak geconjugeerd met vitronectine Kawase et al., 2014 Spinnenzijde-eiwitten Wu et al, 2014

Tabel 2

Lijst van chemicaliën die worden gebruikt om de kweek van hESC’s te verbeteren.

3. Multilineage Potential of hESCs

Eén van de belangrijkste kenmerken van hESCs is om te differentiëren in alle drie de lineages zoals ectoderm, mesoderm, en endoderm (Figuur 3). Aangezien hESC’s pluripotente stamcellen zijn, hebben zij unieke mogelijkheden om in allerlei lichaamscellen te differentiëren; zo kunnen hESC’s bijvoorbeeld gedifferentieerd worden in neuronen, hartcellen, hepatocyten en spiercellen. Er is gerapporteerd dat hESC’s eerst embryoïde lichamen vormen die in principe gestructureerd zijn met drie kiemlagen. Deze embryoïde lichamen worden gevormd door pluripotente hESC’s die in 3-dimensionale (3D) cultuur gekweekt zijn en genetische markers voor alle drie de kiemlagen tot expressie hebben gebracht. Pluripotente hESCs hebben een enorm vermogen om te differentiëren (Tabel 3) in bijniercellen en keratinocyten , insuline-producerende cellen , neuronale cellen , hartcellen , levercellen , en eiland-achtige organoïde . Bepaalde groeifactoren zoals retinoïnezuur en zenuwgroeifactoren worden gebruikt om hESCs te induceren om te differentiëren in functionele neuronen. Bovendien worden sommige lineage-specifieke groeifactoren gebruikt voor de differentiatie in cardiomyocyten, hepatocyten, skeletspieren, pancreascellen, en niercellen. Deze gedifferentieerde cellen worden ook getest om hun functionaliteit te onderzoeken in zowel in vitro als in vivo omstandigheden. Dit multilineage potentieel van hESC’s is van vitaal belang gebleken voor celtherapie om verschillende degeneratieve ziekten te behandelen. Terwijl het gemakkelijk is om verschillende soorten cellen van hESCs te differentiëren, is het moeilijk om een groot aantal gedifferentieerde rijpe cellen voor therapeutische toepassingen te verkrijgen. Om grote, volwassen, en functionele gedifferentieerde cellen te verkrijgen, moeten de kweekmedia lineage-specifieke groeifactoren bevatten. Het is ook belangrijk om grote hoeveelheden cellen uit hESC’s te genereren, aangezien deze nodig zijn voor celtransplantatie, en dit kan worden bereikt door de hESC’s en gedifferentieerde cellen in een bioreactor onder controleconditie te kweken .

Figuur 3

Multilineage potentieel van menselijke embryonale stamcellen: menselijke embryonale stamcellen kunnen worden gedifferentieerd in drie kiemlagen, zoals ectoderm, mesoderm, en endoderm.

Naam van verschillende cellen Adrenale cellen en keratinocyten Insuline-producerende cellen Neuronale cellen Cardiale cellen Livercellen Islet-als organoïde

Tabel 3

Multilineage differentiatiemogelijkheden van ESC’s.

4. Testen van hESC’s met behulp van in vitro en in vivo modellen

Na een succesvolle differentiatie van hESC’s in verschillende celtypen, is de volgende logische stap om te onderzoeken of afgeleide gedifferentieerde cellen enige functionaliteit hebben of niet. De functionaliteit van stamcellen en gedifferentieerde voorloper- of rijpe cellen werd uitgebreid onderzocht in zowel in vitro als in vivo omstandigheden. De functionaliteit van gedifferentieerde neuronen, cardiomyocyten, hepatocyten en andere celtypes werd getest in verschillende diermodellen. Het bleek dat transplantatie van neuronen in het diermodel van de ziekte van Parkinson een gedeeltelijk herstel van de functie veroorzaakte . De transplantatie van hESCs en hun gedifferentieerde cellen werd getest in de diermodellen van hart- en vaatziekten, beroerte, diabetes, en ruggenmergletsel . Onder de dieren zijn kleine knaagdieren zoals ratten en muizen een diersoort bij uitstek om celtransplantatie te bestuderen. Bovendien zijn kleine knaagdieren gemakkelijk toegankelijk en kunnen ze zowel chirurgisch als genetisch gemakkelijk worden gemanipuleerd. Ondanks de verschillende voordelen van kleine knaagdieren blijft het vermogen van muis/rat-experimenten om de werkzaamheid van stamceltherapie te voorspellen omstreden, aangezien veel muis/rat-modellen niet de menselijke ziektefenotypes weergeven. Om dit probleem op te lossen, zijn onderzoekers begonnen te werken met grote dieren die de menselijke anatomie en fysiologie dicht benaderen. Onder de grote dieren worden honden, geiten, schapen en niet-menselijke primaten beschouwd als betere modellen dan muizen/ratten voor het testen van stamcellen. Een van de belangrijkste voordelen van het gebruik van grote dieren is hun langere levensduur, en veel anatomische en fysiologische parameters zijn veel dichter bij de mens. Hoewel deze diermodellen aantonen dat stamcellen effectief in het gastheerweefsel terechtkomen, is een volledig functioneel en gedragsmatig herstel nog steeds niet bereikt. Verder onderzoek is nodig om diermodellen te ontwikkelen die de menselijke ziekte benaderen.

Ondanks deze vooruitgang in hESC-onderzoek, is een belangrijke uitdaging van hESC-gebaseerde celtherapie de allogene immuunafstoting van hESC-afgeleide cellen door ontvangers. Het bleek dat binnen een week alle getransplanteerde stamcellen stierven als gevolg van de sterke immuunreactie van de gastheer die in dieren werd opgewekt. Om het afsterven van de getransplanteerde stamcellen te stoppen, werden dieren geïnjecteerd met immunosuppressors om de door stamceltransplantatie teweeggebrachte immuniteit te onderdrukken. Verrassend genoeg, wanneer de dieren immunosuppressors of geneesmiddelen zoals tacrolimus en sirolimus toegediend kregen, konden de hESC’s slechts 28 dagen overleven en begonnen daarna te sterven. Hoewel we de reden hiervoor niet kennen, zou een gebrek aan begrip van cel-cel interactie een van de redenen kunnen zijn. Het is belangrijk om hESC’s of gedifferentieerde cellen te testen onder in vitro omstandigheden voorafgaand aan dierproeven. In-vitromodellen bieden betere mogelijkheden om de cel-celinteractie, celmigratie of celintegratie op een zeer gedetailleerde manier te bestuderen, wat misschien zeer moeilijk is om in de dieren te bestuderen. Dit probleem zou kunnen worden ondervangen door een recente doorbraak in de technologie van geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPSC’s) door nucleaire herprogrammering van patiëntspecifieke somatische cellen met gedefinieerde factoren, die een hernieuwbare bron van autologe cellen voor celtherapie zouden kunnen worden. Een belangrijk voordeel van iPSC’s voor celtherapie bij de mens is dat patiëntspecifieke iPSC’s autoloog zijn, en daarom wordt aangenomen dat de daarvan afgeleide cellen in dezelfde patiënt kunnen worden getransplanteerd zonder dat men zich zorgen hoeft te maken over afstoting door het immuunsysteem. Echter, recente studies die de abnormale epigenetica, genomische stabiliteit, en immunogeniciteit van iPSCs onthullen hebben geleid tot bezorgdheid over de veiligheid van iPSC-gebaseerde therapie .

5. Therapeutische toepassingen van hESC’s

Omdat hESC’s veel beloften inhouden voor patiënten die lijden aan degeneratieve ziekten, zijn er verschillende pogingen ondernomen om de therapeutische mogelijkheden bij mensen te onderzoeken. Het belangrijkste doel van stamceltherapie is het herstellen of repareren van verloren of beschadigde lichaamscellen of weefsels. Om hESC’s geschikt te maken voor klinische toepassingen, moeten de afgeleide stamcellen vervaardigd worden volgens respectievelijk de United States Food Drug Administration (USFDA), de Current Good Manufacturing Practices (cGMP), en de Guidelines for the Clinical Transplantation of Stem Cells (richtsnoeren voor de klinische transplantatie van stamcellen). De chemicaliën, reagentia, cellen, machines en instrumenten die bij de stamcelcultuur worden gebruikt, moeten worden onderworpen aan veiligheids- en gezondheidscontroles, en alle fabricageprocessen moeten worden gecontroleerd en gedocumenteerd volgens de cGMP-richtlijnen. Als we analyseren hoeveel momenteel gebruikte hESC-lijnen voldoen aan de cGMP-richtlijnen, zult u merken dat veel van de hESC-lijnen niet aan de cGMP-richtlijnen voldoen, omdat veel hESC’s tijdens hun isolatie- en vermeerderingsfasen worden blootgesteld aan immunogene of pathogene dierlijke componenten. Een andere reden voor het niet voldoen aan de cGMP-richtlijnen is dat de meeste hESC-kweekwerkzaamheden werden uitgevoerd in universiteitslaboratoria, waar veel van deze onderzoekslaboratoria niet voldoen aan de cGMP-richtlijnen. Tot op de dag van vandaag zijn slechts een paar onderzoekers in staat om hESC-lijnen te produceren volgens de cGMP-richtlijnen.

Gezien de potentiële commerciële voordelen van hESC’s, waren ook een paar biotechnologiebedrijven betrokken bij het financieren van stamcelonderzoek met als enig doel het commercialiseren van stamcelproducten. Deze bedrijven zijn begonnen met de productie van hESC’s onder cGMP-omstandigheden en met het testen van stamcellen in een klinische omgeving. In 2009 heeft Geron Corporation (een in Californië gevestigd biotechnologiebedrijf) bij de FDA een aanvraag ingediend om zijn eerste klinische proef te starten met cellen die van hESC’s zijn afgeleid. De klinische studie werd gestart in oktober 2010, waarbij 3 patiënten die leden aan spinaal letsel werden geïnjecteerd met 1,5 miljoen oligodendrocyte precursorcellen afgeleid van hESC’s . De proef werd onverwacht stopgezet en de reden daarvoor is ons niet bekend, waarschijnlijk omdat uit de voorlopige resultaten van de proef bleek dat de van hESC’s afgeleide cellen niet leidden tot een merkbare verbetering van de ruggengraatbeschadiging. Daarnaast heeft de FDA ook een andere proef goedgekeurd voor het gebruik van hESC’s bij de ziekte van maculadegeneratie . Een ander bedrijf, Advanced Cell Technology gevestigd in Marlborough, Massachusetts, startte klinische proeven met hESC’s. De cellen werden geïnjecteerd bij patiënten die leden aan Stargardt’s spierdystrofie en aan leeftijdsgebonden droge maculaire degeneratie. De retinale pigment epitheelcellen (RPE) afkomstig van hESC’s werden gebruikt. In de studie werden RPE-cellen toegediend aan de patiënten, en na 4 maanden posttransplantatie werd vastgesteld dat de patiënten lichte verbeteringen vertoonden in visuele functie zonder enige indicatie van immuunafstoting of enig teken van teratoomvorming . Stamcellen werden ook getest bij patiënten met type I diabetes, waarbij pancreas voorlopercellen werden toegediend aan de patiënten.

6. Samenvatting en conclusie

Menselijke embryonale stamcellen hebben grote therapeutische mogelijkheden voor de behandeling van verschillende ziekten zoals kanker, de ziekte van Parkinson, de ziekte van Alzheimer, en diabetes. Zowel in vitro als in vivo studies wijzen erop dat er nog steeds hoop is dat embryonale stamcellen in de toekomst genezing zullen bieden voor diverse ziekten. Maar het succes van op stamcellen gebaseerde therapie hangt af van de beschikbaarheid van rijpe en functionele cellen. Om rijpe en functionele cellen te verkrijgen, zou het beter zijn als stamcellen worden gekweekt onder driedimensionale (3D) kweekomstandigheden. De meeste hESC-lijnen worden verkregen door tweedimensionale (2D) kweekomstandigheden. Er zijn een paar beperkingen aan het gebruik van 2D kweek, aangezien hESC’s die in 2D gekweekt zijn geen menselijke cellen van het menselijk lichaam vertegenwoordigen en van de meeste 2D gekweekte hESC’s wordt gemeld dat ze onmiddellijk na celtransplantatie afsterven; de cellen die het overleefd hebben, slagen er nog steeds niet in om de lichaamsweefsels te herstellen. Dit probleem kan worden aangepakt door hESC’s te kweken in 3D-condities, waar cellen in drie richtingen kunnen groeien en de kans op overleving van de cellen na celtransplantatie zal toenemen. Een ander belangrijk punt dat in overweging moet worden genomen voor een succesvolle stamceltherapie is het rigoureus evalueren van stamcelafgeleide cellen in diermodellen alvorens deze in mensen te testen. De cel-cel-integratie, cel-cel-communicatie, celmigratie en celfunctionaliteit moeten grondig worden geëvalueerd in diermodellen, waarbij zowel korte- als langetermijnproeven worden gebruikt. Het probleem in verband met traumavorming en immunorejectie moet ook worden opgelost door stamcellijnen te ontwikkelen die geen immunorejectie veroorzaken en geen tumor vormen na transplantatie. Dit kan worden bereikt door het uitschakelen van de genen/moleculaire pathways die respectievelijk tumorvorming en immunorejectie in gang zetten. Bovendien zijn voor celtherapie ook veel rijpe cellen nodig en moeten de inspanningen ook worden gericht op de isolatie van grote hoeveelheden stamcellen en hun precursoren door een nieuwe innovatieve aanpak en methodologie te ontwikkelen. Ten slotte, menselijke embryonale stamcellen nog steeds een grote belofte voor de behandeling van verschillende degeneratieve ziekten, alsmede diagnostische toepassingen.

Conflicts of Interest

De auteurs verklaren dat zij geen concurrerende belangen.

Authors ‘Contributions

Dit manuscript is goedgekeurd door alle auteurs voor indiening.

Aankondigingen

De auteurs zijn het gehele management van het Instituut voor Onderzoek en Medische Consultaties (IMRC), Imam Abdulrahman Bin Faisal Universiteit, Dammam, Koninkrijk Saoedi-Arabië, dankbaar voor hun steun en aanmoediging.