Regeneratieve hartspiercellen

Prof. dr. Marie-José Goumans
Hoogleraar moleculaire cardiovasculaire celbiologie
Leids Universitair Medisch Centrum

1. Wat is de belangrijkste wetenschappelijke ontwikkeling in uw vakgebied?

Tot een paar jaar geleden werd aangenomen dat het hart een orgaan was zonder regeneratiecapaciteit. De gedachten was dat met het aantal hartspiercellen waarover we bij de geboorte beschikken we de rest van ons leven moesten doen. Het hart kon alleen maar groeien door hypertrofie, het groter worden van de hartspiercel, en niet door toename van het aantal cellen. Dit maakte de zoektocht naar een hartstamcel, de equivalent van de stamcellen in skeletspier of hersenen, een ‘no go’, want een orgaan wat zichzelf niet kan repareren heeft geen stamcellen. In 2009 werd dit concept onderuit gehaald. De onderzoeksgroep van Johan Frisen van het Karolinska instituut in Zweden liet samen met zijn collega’s zien dat in tegenstelling tot wat algemeen werd aangenomen, de hartspiercellen levenslang regenereren. Het was een geniaal experiment. Om de leeftijd van cellen te bepalen maakte ze gebruik van koolstof 14-sporen die zijn achtergebleven in cellen van het menselijk lichaam na oefeningen met kernbommen. Cellen die zich delen tijdens de kernoefening hebben C14 ingebouwd in hun DNA, terwijl jonge cellen een ander niveau van koolstof 14 hebben. Zo toonde deze onderzoekers aan dat het hart zich traag maar continu hernieuwt. Hoe deze nieuwe hartspiercellen ontstaan is nog onduidelijk. Een mogelijkheid is dat de hartspiercel zelf deelt, maar het zou ook mogelijk zijn dat hartstamcellen delen en differentiëren om zo nieuwe spiercellen te maken. Deze resultaten gaven in ieder geval aan dat het dus ook mogelijk zou moeten zijn om cellen die tijdens een hartaanval verloren gaan te vervangen.

Het gebruik van stamcellen blijft een ‘holy grail’ voor de regeneratieve geneeskunde. Voor het vormen van lichaamscellen is in eerste instantie gebruik gemaakt van humane embryonale stam (HES) cellen. HES cellen zijn in staat om eeuwig te delen en kunnen in principe differentiëren naar ieder celtype in het menselijke lichaam. Het nadeel van HES cellen is dat er embryo’s voor nodig zijn om ze te maken en ze zijn lichaamsvreemd. Het was dan ook een enorme doorbraak toen in 2007 Yamanaka uit humane huidfibroblasten geïnduceerde pluripotente stam (IPS) cellen kon maken. Deze cellen bezitten vrijwel dezelfde eigenschappen als de HES cellen maar hebben als voordeel dat ze afkomstig zijn van de patiënt. De IPS cellen maken het mogelijk om mogelijke genetische afwijkingen die ten grondslag liggen aan een ziekte te bestuderen. Zo zijn voor genetische hartziekten nu IPS cellen beschikbaar die na differentiatie in hartspiercel dezelfde afwijking vertonen als cellen uit het hart van de patiënt. Deze celmodellen zijn voor de wetenschap een zeer belangrijke nieuwe onderzoeksmodel en zal zeker in de toekomst bijdrage tot betere behandeling en ontwikkeling van nieuwe therapieën.

Kunnen we IPS cellen dan gebruiken voor stamceltherapie of het maken van hartweefsel in een bakje? Waarschijnlijk niet, want als ook voor HES geldt voor IPS cellen dat de kans bestaat om ongedifferentieerde cellen te transplanteren wat kanker kan veroorzaken. De maakt de ontdekking van direct herprogrammeren van cellen, zonder gebruik te maken van iPS cellen zo belangrijk. In 2010 is Dr Ieda erin geslaagd om werkende hartspiercellen te produceren door het inbrengen van drie genen in muizen hartfibroblasten. In 2011 werden uit humane fibroblasten dopaminerge neuronachtige cellen gevormd door directe herprogrammering. Hopelijk volgt herprogrammering van humane fibroblasten in hartspiercellen spoedig.

2. Op welke wetenschappelijke doorbraak hoopt u?

Ik hoop dat we instaat zullen zijn om de regeneratieve capaciteit van het hart te stimuleren en zo het hart zichzelf laten herstellen. Dit kan zijn door direct herprogrammeren van de fibroblasten die in het hart zitten, zonder ze eerst te isoleren en in kweek nieuwe spiercel te laten vormen. Als we via de in vitro hartspiercelvorming gaan, dan moeten ze daarna op de juiste plek in het hart worden gebracht wat weer de nodige problemen zal opleveren. Een tweede mogelijkheid is door de hartstamcellen die in het hart zitten aan te zetten tot delen en differentiëren zodat er op tijd genoeg cellen aanwezig zijn om de pompkracht van het hart te behouden. Het stimuleren van de endogene poel in het hart aanwezig zou kunnen gebeuren door gebruik te maken van gelen met groeifactoren en bijvoorbeeld exosomen, kleine membraan bolletjes die geladen zijn met zowel groeifactoren als ook microRNAs die een positieve werking kunnen hebben op weefselherstel.

3. Wat is de waarde van uw vakgebied voor de samenleving?

Het vakgebied van de regeneratieve geneeskunde beoogt om duurzame transplantaten te ontwikkelen. Door het maken van nieuw weefsel, in mijn geval hartspier, maar ook bijvoorbeeld hartkleppen en bloedvaten en bot, zal de patiënte een betere kwaliteit van leven krijgen en hopelijk een langere symptoom vrije periode. Voor de ouder wordende gemeenschap is het een vakgebied met hoge waarde. Het enige nadeel van mijn vakgebied is dat het nog een jong veld is wat zeer langzaam gaat. Zeker voor de patiënt die op de wachtlijst staat voor een harttransplantatie.


Andere bijdragen in Cellen, Geneeskunde