Je leest:

Cellen gezocht voor insulineproductie

Cellen gezocht voor insulineproductie

Auteur: | 22 juni 2016

Meer dan 1 miljoen Nederlanders hebben last van diabetes mellitus, in de volksmond suikerziekte. Het bloed bevat dan te veel suiker ofwel glucose. Met suiker éten heeft het verder niets te maken. Wel met een functioneel tekort aan het hormoon insuline. Dit hormoon zorgt ervoor dat suikers uit de maaltijd die in het bloed terecht­komen als glucose, ook weer vanuit het bloed in de cellen van ons lichaam komen.

Malariamedicijn laat alvleesklier weer insuline produceren

Artemisinine, een medicijn dat al wordt gebruikt bij patiënten om malaria te bestrijden, kan alfacellen in de alvleesklier omprogrammeren tot insuline producerende bètacellen. Het verlies van deze bètacellen veroorzaakt diabetes type-1. Dit is de aangeboren variant van suikerziekte. Diabetes type-2 ontstaat meestal pas op latere leeftijd, en hangt samen met overgewicht en te weinig bewegen.

1 december 2016 rapporteerde een team van Oostenrijkse onderzoekers in vakblad Cell dat artemisinine-therapie werkt in zebravissen, muizen en ratten. Ook is het gelukt om losse alfacellen in de reageerbuis met artemisinine om te turnen tot bètacellen. Volgens hen is goed bekend hoe dit tot op cel- en molecuulniveau werkt in deze diersoorten, en is dit vrijwel hetzelfde als bij de mens. Daarom verwachten ze dat de stap naar een therapie voor mensen niet heel groot is.

Artemisinins Target GABAA Receptor Signaling and Impair α Cell Identity , Cell, 1 december 2016; DOI:10.1016/j.cell.2016.11.010.

Lees alles over experimentele therapieën voor suikerziekte in Herstellen met Stamcellen

Insuline wordt gemaakt in de zogenoemde bètacellen van de eilandjes van Langerhans in de alvleesklier. We hebben ongeveer 1 miljoen van dit soort eilandjes en ze liggen verspreid door de hele alvleesklier. Toch is dit slechts 1% van de hele alvleesklier die voornamelijk spijsverterings­enzymen (99%) maakt. De bètacellen in de eilandjes reageren heel snel op veranderingen in de glucosewaarde van het bloed. Zodra deze waarde omhoog gaat, geeft de bètacel acuut insuline af aan het bloed zodat de glucose waarde weer daalt.

Type 1 diabetes

Er bestaan verschillende vormen van diabetes mellitus. De vorm die met name bij kinderen en jong volwassenen optreedt is type 1 diabetes. Bij deze vorm van diabetes worden de insulineproducerende bètacellen in eilandjes van Langerhans door een fout in het afweersysteem van het lichaam aangevallen en voor een groot deel vernietigd. Hierdoor ontstaat een groot probleem met de insulineproductie. Er wordt geen of onvoldoende insuline aan het bloed afgegeven en de glucosewaarden beginnen te stijgen. Door de hoge glucosewaarden in het bloed gaat iemand met type 1 diabetes veel plassen, krijgt veel dorst en wordt moe. En zonder behandeling leidt dit tot de dood. Dit is op zich eenvoudig te voorkomen door insuline via injecties of een pompje onderhuids in te spuiten, om vervolgens opgenomen te worden in het bloed waar het doet wat het moet doen: de bloedsuikerspiegel verlagen.

Eilandjes van Langerhans (in rood) met insulineproducerende bètacellen geïsoleerd uit de alvleesklier. De diameter van een eilandje is ongeveer 0,1 – 0,2 millimeter.
Marten Engelse, Biowetenschappen en maatschappij

Deze behandeling is, sinds in 1923 insuline werd ontdekt, niet veranderd. Terwijl het tegenwoordig meer voor de hand ligt om te denken aan cellen repareren die kapot zijn , of als dat niet meer kan, nieuwe cellen geven. Dat is het gebied van de regeneratieve geneeskunde: niet meer symptomatisch behandelen door insuline toe te dienen, maar de functies van weefsels en organen weer herstellen. In het geval van type 1 diabetes zijn dat de eilandjes van Langerhans. Helaas is de regeneratieve geneeskunde nog niet in staat om bètacellen te repareren. Er zijn vooralsnog geen geneesmiddelen of interventies beschikbaar die ervoor zorgen dat weer nieuwe bètacellen in de alvleesklier worden aangemaakt of die bijna verloren bètacellen weer tot leven brengen. Hier wordt wel veel wetenschappelijk onderzoek naar gedaan.

Het is wel mogelijk om bètacellen te vervangen door bètacellen van buitenaf. Bijvoorbeeld door een type 1 diabetespatiënt een nieuw orgaan te geven. Een alvleesklier van een orgaandonor transplanteren kan, en wordt in Nederland ongeveer twintig tot dertig keer per jaar gedaan. Op het moment dat deze ‘nieuwe’ getransplanteerde alvleesklier wordt aangesloten op het bloedvatensysteem van de patiënt en kan gaan functioneren, normaliseren de glucosewaarden binnen heel korte tijd. Voor de patiënt betekent het dat de diabetes is ‘genezen’ want de glucosewaarden zijn normaal, ook na het eten. Maar een alvleeskliertransplantatie is een ingrijpende operatie die met veel complicaties gepaard kan gaan. Dit komt met name door het weefsel in de alvleesklier dat de spijsverteringsenzymen maakt, terwijl dat weefsel voor een patiënt met type 1 diabetes niet nodig is. Dat onderdeel van de eigen alvleesklier functioneert in het algemeen nog goed.

Transplantatie van eilandjes

Een logisch alternatief is om alleen de eilandjes te transplanteren. Dus alleen de cellen die een patiënt met type 1 diabetes echt nodig heeft; in feite een vorm van celvervangingstherapie. In het Leids Universitair Medisch Centrum (LUMC) is men hiermee in 2007 begonnen. Eerst moeten de eilandjes geïsoleerd worden uit de alvleesklier van een orgaandonor. Dit is een lastig proces, maar met een enzyminjectie in de alvleesklier, goed schudden van dit weefsel en met zeer goed getrainde mensen kunnen in een speciaal, zeer steriel laboratorium de eilandjes uit een alvleesklier geïsoleerd worden. Slechts enkele milliliters vocht vol met eilandjes blijven dan over. Maar het is niet mogelijk om deze vervolgens te injecteren in de eigen alvleesklier. Door de vrij agressieve spijsverteringsenzymen die door de alvleesklier worden gemaakt kan er ook heel snel een ontsteking optreden. In de eigen lever injecteren kan wel. De lever ‘adopteert’ de eilandjes en hierin kunnen de eilandjes hun functie uitoefenen.

Het transplanteren van eilandjes is overigens geen operatie maar een ‘infusie’. Een radioloog brengt daarvoor een klein slangetje in de poortader van de lever waardoor alleen lokale verdoving nodig is. Vervolgens kunnen de eilandjes via het slangetje worden toegediend. Ze komen dan vast te zitten in de kleinere vertakking van deze poortader in de lever. Het risico van de procedure op complicaties is zeer gering.

In de ‘cleanroom’. Een speciaal laboratorium waar een eilandjestransplantaat wordt gemaakt.
Marten Engelse, Biowetenschappen en maatschappij

Waarom er dan niet heel veel mensen met type 1 diabetes een eilandjestransplantatie krijgen, heeft twee belangrijke redenen. Ondanks het feit dat een eilandjestransplantatie weinig risico’s kent, moeten er medicijnen worden genomen om afstoting te voorkomen, net als bij transplantatie van een alvleesklier. Deze middelen kunnen vervelende bijwerkingen hebben omdat ze het hele afweersysteem remmen. Dus ook de afweer tegen virussen en bacteriën. Er is dan een verhoogd risico op bijvoorbeeld infecties en virus-gerelateerde kanker, zoals huidkanker. Het levenslang moeten innemen van deze medicijnen brengt dus risico’s met zich mee. Een tweede reden is dat er een tekort is aan orgaandonoren. In Nederland zijn er per jaar rond de 280 orgaandonoren. Elk jaar komen er waarschijnlijk ongeveer 2000 patiënten met type 1 diabetes bij, en er zijn ongeveer 100.000 patiënten met type 1 diabetes in Nederland. Een simpele optelsom leert dat er nooit voldoende organen beschikbaar zullen zijn om een grote groep mensen met type 1 diabetes op deze wijze te behandelen.

Een toekomst voor stamcellen

Stamcellen vormen een interessant alternatief als celbron voor insulineproducerende bètacellen waarbij bovendien patiënten niet levenslang zware medicijnen hoeven te slikken. Dat zou kunnen met embryonale stamcellen die in een kweekbakje met de juiste signalen insulineproducerende bètacellen kunnen worden. Het kan ook met cellen uit de huid van de patiënt die vervolgens genetisch worden geherprogrammeerd tot stamcellen: de geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPS-cellen). In een kweekbakje kunnen iPS-cellen vervolgens insulineproducerende bètacellen worden. Hier wordt momenteel veel onderzoek naar gedaan, maar met name nog bij proefdieren.

Voordat het kan worden toegepast bij mensen, moet het veilig zijn. Bij embryonale stamcellen en iPS-cellen is er namelijk vooralsnog een risico dat de cellen zich als kankercellen zouden kunnen gedragen. Er moet eerst zekerheid zijn dat dit ook op de lange termijn niet gebeurt. Voor niet-lichaamseigen cellen (zoals embryonale stamcellen) geldt dat de cellen ook weer kunnen worden afgestoten. Vandaar dat veel onderzoek zich richt op het ‘inkapselen’ van deze cellen in een beschermconstructie. Denk aan een minuscuul theezakje dat in het lichaam wordt geplaatst en waarin eilandjes zitten in plaats van thee. Kleine moleculen zoals insuline en glucose kunnen dan gewoon door poriën van het beschermzakje heen, maar cellen van het afweersysteem niet. Mensen met type 1 diabetes hoeven dan geen afstotingsremmers te nemen. Tegelijk is het lichaam beschermd tegen deze cellen omdat ze opgesloten zitten.

Type 1 diabetes is bij uitstek een interessante ziekte binnen de regeneratieve geneeskunde omdat niet een heel orgaan maar in feite alleen insulineproducerende cellen moeten worden gemaakt. Momenteel behandelen artsen van het LUMC al een kleine groep mensen met type 1 diabetes met insulineproducerende bètacellen via eilandjestransplantatie. In de nabije toekomst zal blijken of we deze behandeling kunnen uitbreiden naar grotere groepen patiënten met behulp van stamcellen en constructies van biomaterialen om cellen in op te sluiten, terwijl ze toch hun functie in het lichaam kunnen uitoefenen na implantatie.

Embryonaal stamcelonderzoek in België

België heeft op het vlak van medisch begeleide voortplanting of IVF altijd een voortrekkersrol vervuld. Denk maar aan de eerste succesvolle zwangerschap in 1991 na intracytoplasmatische sperma-injectie (ICSI) in Brussel, waarbij een zaadcel handmatig in de eicel werd gebracht. Intussen telt België 34 fertiliteitscentra. Het is niet onbegrijpelijk dat mensen vanuit Nederland over de grens gaan om hulp te zoeken.

123RF, Biowetenschappen en maatschappij

Naast de klinische toepassing om verminderde vruchtbaarheid te verhelpen, is er in België ook grote interesse in het onderzoek naar medisch begeleide voortplanting, vooral in de grote universiteitscentra. Naast meer direct translationeel onderzoek zoals genetische screening van embryo’s, gefaalde implantatie of fertilisatie, vindt er ook meer fundamenteel onderzoek plaats naar embryonale stamcellen in de drie grootste universitaire onderzoekcentra in Brussel, Gent en Leuven. Embryonaal stamcelonderzoek biedt een scala aan mogelijke toepassingen, maar de grootste interesse ligt bij het gebruik van stamcellen voor celtherapie en regeneratieve geneeskunde. Stamcellen kunnen in de toekomst een onuitputtelijke bron van cel- en weefseltherapie vormen, opdat degeneratieve ziekten zoals Parkinson en Alzheimer en hartziekten verholpen zouden kunnen worden.

Voor het verkrijgen van embryonale stamcellen worden menselijke embryo’s gebruikt, wat regelgeving en ethische omkadering noodzakelijk maakt. Het onderzoek op menselijke embryo’s in vitro wordt in België geregeld door de gelijknamige wet van 11 mei 2003. Deze wet bepaalt onder welke voorwaarden en procedures wetenschappelijk onderzoek op embryo’s en embryonale stamcellen in vitro toegelaten is, met inbegrip van enkele verbodsbepalingen. Zo bestaat er een verbod op het reproductief kloneren en het verbod op het inplanten van een menselijk embryo in een dier, of andersom. Ook het verbieden van de commercialisering kan op een brede consensus rekenen. Toch kan de Belgische regelgeving op embryo-onderzoek beschouwd worden als één van de meest progressieve van Europa.

Al het onderzoek op menselijke embryo’s gebeurt overigens pas na informatie en schriftelijke toestemming van de betrokken ouders. Het plaatselijk ethisch comité en de federale commissie voor medisch en wetenschappelijk onderzoek op embryo’s in vitro beoordelen of het onderzoeksproject voldoet aan de voorwaarden. Jaarlijks stelt de federale commissie een activiteitenverslag op zodat het onderzoek op embryo’s in België vrij transparant verloopt.

Embryonale stamcellen kunnen enerzijds afkomstig zijn van overtollige embryo’s van medische begeleide voortplanting; anderzijds kunnen embryo’s ook specifiek voor onderzoek gemaakt worden als het doel van het onderzoek niet kan worden bereikt met overtallige embryo’s. België is daarmee één van de weinige landen die de aanmaak van humane embryo’s specifiek voor onderzoek toelaat.

Björn Heindryckx

Dit artikel is een publicatie van Stichting Biowetenschappen en Maatschappij, en hoort bij het thema Ziekten genezen op Biotechnologie.nl.
© Stichting Biowetenschappen en Maatschappij, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 22 juni 2016

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.