Ziekte aan de hartspier (cardiomyopathie) komt voor in verschillende vormen en maten. Doordat de hartspier niet meer zo goed werkt, krijgt het hart niet meer voldoende bloed rond gepompt, waardoor het onregelmatig kan gaan kloppen. Met een beetje pech leidt het tot een hartstilstand. De oorzaken zijn niet altijd even duidelijk: soms spelen erfelijke factoren een rol, terwijl schade aan de hartspier ook kan ontstaan door virussen of giftige stoffen.
De kennis over hartziekte en medicijnen ging met sprongen vooruit door onderzoek aan de hartcellen van muizen. Maar helemaal feilloos is dat onderzoek niet, want de harten van muizen en mensen zijn niet precies hetzelfde. De hartslag van een muis gaat bijvoorbeeld tien keer sneller dan die van een mens. Wetenschappers hebben wel geprobeerd hartspiercellen voor onderzoek uit een menselijk hart te halen, maar dat is een lastige klus. Bovendien blijken zulke menselijke cellen niet lang te overleven in het lab.
Stamcelonderzoekers van de University School of Medicine van Stanford, onder leiding van Joseph Wu, hebben nu toch menselijke hartziekte in een schaaltje weten te kweken: uit de huidcellen van hartpatiënten. Dat schrijven zij deze week in het vooraanstaande blad Science Translational Medicine.
Van huidcel naar iPS-cel, en van iPS-cel naar hartcel.
Ytambe, Wikimedia Commons
iPS-cellen
In 2007 ontdekte de Japanse wetenschapper Shinya Yamanaka dat volwassen huidcellen zijn om te vormen tot stamcellen. Door slechts vier genen toe te voegen aan de huidcellen, ontstaan zogenaamde geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPS-cellen) die zich, door toevoeging van specifieke eiwitten, tot praktisch elk weefsel kunnen ontwikkelen. Dat maakt ze interessant voor onderzoek naar allerlei ziekten.
Kloppende hartcellen
In hun onderzoek plukten Wu en zijn collega’s wat huidcellen weg van patiënten, en van gezonde leden van een familie waarin erfelijke hartziekte voorkwam. In het DNA van de hartpatiënten zat een genetische fout waardoor de ziekte veroorzaakt werd. Wu zette de huidcellen om naar stamcellen (iPS-cellen, zie kader), die zich in theorie tot elk celtype kunnen ontwikkelen. Door behandeling met specifieke eiwitten kregen de stamcellen het juiste duwtje in de rug om kloppende hartcellen te worden.
De kersverse hartcellen van de hartpatiënten bleken zich anders te gedragen dan soortgelijke cellen van gezonde familieleden: ze klopten onregelmatig en trokken minder sterk samen. Maar, ze herstelden zich goed door er medicijnen bij te doen waarmee hartziekte momenteel wordt behandeld. Al met al leek hartziekte met behulp van iPS-cellen dus goed na te bootsen in een schaaltje.
Ziekte in een schaaltje
De aanpak van Wu biedt enorme voordelen voor het testen van nieuwe medicijnen. Momenteel komt het weleens voor dat goedgekeurde medicijnen van de markt gehaald worden. Reden? Ze brengen onverwacht toch schade toe aan het hart. Dat komt doordat de bijwerkingen getest worden op cellen die eigenlijk geen hartcel zijn, maar die kunstmatig aangespoord worden om op een hartcel te lijken.
Maar via iPS-cellen kan je menselijke hartcellen maken die specifieke kenmerken van de ziekte bij zich dragen. Ideaal om medicijnen op te testen. Dat vindt ook stamcelonderzoeker Christine Mummery, die soortgelijk onderzoek doet in het Leids Universitair Medisch Centrum. “Dit is precies het soort onderzoek waar menselijke iPS-cellen heel goed voor zijn: als modellen voor menselijke ziekten van weefsels, zoals het hart, die moeilijk toegankelijk zijn.”
En het gebruik van iPS-cellen beperkt zich niet tot hartziekte. Andere wetenschappers hebben ook al stamcellen weten te maken uit huidcellen van patiënten met laterale sclerose (aandoening waarbij zenuwcellen afsterven), de ziekte van Parkinson, het syndroom van Marfan (erfelijke bindweefselziekte) en taaislijmziekte.
Bron:
Ning Sun e.a. Patient-specific induced pluripotent stem cells as a model for familial dilated cardiomyopathy. Science Translational Medicine. Online publicatie 19 april 2012.
Lees meer over iPS-cellen:
- Welke cel had u gewenst? (Kennislinkartikel van Cicero, LUMC)
- Stamcel op drempel van behandelkamer (Kennislinkartikel van het Leids Universitair Medisch Centrum)
- Stamcel herinnert zich een vorig leven (Kennislinkartikel van Ditisbiotechnologie)
Lees meer over stamcellen en het hart:
- Stamcellen voor een beschadigd hart (Kennislinkartikel)
- Hartfalen genezen met stamcellen (Kennislinkartikel van het Nederlands Instituut voor Biologie)
- Hartspier uit volwassen stamcel (Kennislinkartikel)
Lees meer over biotechnologie op Ditisbiotechnologie.nl