Waarom er nog geen hart uit stamcellen kan worden gemaakt

Over hoe stamcelonderzoek zowel hoopgevend als teleurstellend kan zijn:

Voor zover onderzoekers weten, bezit het hart geen stamcellen. Voor stamceltherapieën aan het hart zullen er dus stamcellen van buitenaf moeten worden getransplanteerd. Het idee is simpel: neem pluripotente stamcellen van een patiënt, kweek deze buiten het lichaam op tot grote hoeveelheden, laat ze differentiëren tot de hartspiercellen die je nodig hebt en transplanteer ze terug in het hart van de zieke patiënt. Op deze manier kunnen patiënten die veel hartspiercellen verloren hebben na een hartaanval opnieuw hartspiercellen krijgen die de functie van het hart herstellen. Voor je te euforisch wordt, dit idee leeft al meer dan twintig jaar.

De eerste stap was om te proberen de pluripotente stamcellen in de kweekschaaltjes te laten differentiëren tot hartspiercellen. Hierin zijn onderzoekers geslaagd: ze verkregen kleine hoopjes spiercellen die op een gecoördineerde manier samentrekken in het kweekschaaltje. Maar, slechts 1 op 1000 cellen in het schaaltje bleek te zijn gedifferentieerd tot een echte hartspiercel. De andere 999 waren een mengeling van allerlei celtypes, niet direct wat je wil bij een transplantatie. Om dit te verbeteren was kennis nodig over de embryonale ontwikkeling van de mens. Je moet weten wat er nodig is om een stamcel te laten differentiëren tot een hartspiercel. Het was dus wachten tot het fundamenteel onderzoek deze informatie ontdekte. Daarna lukte het om 90% van de cellen te laten differentiëren tot hartspiercellen. Dit liet toe om experimenten bij dieren te starten. De klompjes hartspiercellen werden getransplanteerd in ratten waarbij eerst een hartaanval was uitgelokt. Maar toen er werd gekeken of de cellen inderdaad hun functie uitoefenden, bleken alle cellen te zijn afgestorven.

Om dit op te lossen, kwamen onderzoekers op het idee een ‘pro survival cocktail of overlevingscocktail’ te ontwikkelen: een biochemische mengeling van moleculen die de cellen in staat stelde het stressvolle proces van transplantatie te overleven. Wanneer de onderzoekers daarna keken hoe de cellen functioneerden zagen ze perfect normale menselijke hartspiercellen groeien in de aangetaste wand van het rattenhart.

De volgende vraag die moest gesteld worden was: zal deze nieuwgevormde spier gecoördineerd samentrekken met de andere cellen van het rattenhart? Door gebruik te maken van een gen, afkomstig uit kwallen, konden (en kunnen) onderzoekers zichtbaar maken dat de nieuwe hartspiercellen inderdaad samenwerkten met de al aanwezige hartspiercellen. Bij elke samentrekking van de hartspiercellen zorgt het gekoppelde gen voor een soort fluorescente flits die makkelijk kan worden waargenomen onder de microscoop.

Een volgende stap in dit onderzoek was dezelfde therapie toepassen in een organisme dat het dichtst bij de mens komt: de aap. Ook hier werden dezelfde resultaten verkregen. Je zou denken dat alle obstakels die voorafgaan aan klinische testen op mensen hiermee waren overwonnen … Maar niets was minder waar: uit de studies bij apen kwam naar boven dat de toegediende menselijke cellen voor een periode van elektrische onstabiliteit zorgden in het apenhart. Ze zorgden voor een onregelmatige hartslag tot verschillende weken na de transplantatie. Dat was niet het geval geweest bij de ratten, wat aantoont hoe verschillend organismen kunnen reageren.

Wat er gebeurde in het apenhart was als het ware een competitie tussen de getransplanteerde hartspiercellen en de al aanwezige hartspiercellen over wie het hartritme zal aangeven. Beide groepen cellen willen de dirigent zijn over het hartritme. De onderzoekers hadden een nieuwe opdracht: de hartspiercellen buiten het lichaam afleren om als dirigent op te treden en ze daarna pas transplanteren in het apenhart. Ook dit obstakel hebben onderzoekers al overwonnen.

De belangrijkste vraag is vandaag nog steeds onbeantwoord: kunnen we nu echt de functie van een aangetast hart herstellen bij de mens met behulp van stamcellen? Dit wordt intensief onderzocht. Onderzoek bij proefdieren is beloftevol en sinds 2020 zijn de eerste klinische studies gestart bij mensen.