Stamcellen kweken in het lab kan immuunafstoting van organen verhelpen

Een studie van onderzoekers van het University of Texas Southwestern Medical Center, onlangs gepubliceerd door Cell Press in het tijdschrift Cell Stem Cell, kan helpen bij de ontwikkeling van veelbelovende therapeutische strategieën voor hematopoëtische stamceltransplantatie. Het ongeveer een week voorkweken van deze cellen in het laboratorium kan helpen een van de moeilijkste obstakels voor een succesvolle transplantatie te overwinnen: immuunafstoting.

Hematopoëtische stamcellen (HSC's) zijn de cellen waaruit alle soorten bloedcellen ontstaan. Hematopoëtische celtransplantaties worden gebruikt voor de behandeling van leukemie, lymfoom en andere vormen van kanker, evenals auto-immuunziekten.

Beenmerg. Lichtmicroscopische opname van stamcellen waaruit bloedcellen ontstaan. Witte bloedcellen zijn groot en paars, rode bloedcellen zijn lichtgekleurd en bloedplaatjes zijn kleine paarse korreltjes. Bloedcellen worden continu aangemaakt in het beenmerg omdat hun levensduur zo kort is. Rode bloedcellen, bloedplaatjes en alle drie de typen witte bloedcellen (granulocyten, lymfocyten en monocyten) komen allemaal voort uit één enkele voorouderlijke cel, de multipotente stamcel. (Foto: Astrid & Hanns-Frieder Michler/Science Photo Library, P234/0030)

Het gebrek aan inzicht in de interactie tussen hematopoëtische stamcellen en het immuunsysteem van de ontvanger compliceert echter zowel stamcelonderzoek als de ontwikkeling van praktische transplantologie aanzienlijk. Er bestaat een aanzienlijk risico dat de getransplanteerde cellen niet worden geaccepteerd door het gastheerorganisme, d.w.z. dat de nieuwe cellen door het immuunsysteem worden afgestoten. Tot de belangrijkste problemen bij allogene transplantatie behoren de lage mate van engraftment van donortransplantaten en het hoge risico op het ontwikkelen van een levensbedreigende graft-versus-hostziekte. Transplantatie van gezuiverde allogene HSC's vermindert het risico hierop, maar leidt tot een afname van engraftment.

Hoewel wetenschappers enkele redenen voor dergelijke mislukkingen kennen, blijven er veel vragen onbeantwoord. "Het oplossen van deze problemen zal bijdragen aan het begrip van de immunologie van hematopoëtische stamcellen en andere stamcellen en zal de praktische transplantatie aanzienlijk bevorderen", aldus onderzoeksleider Dr. Cheng Cheng Zhang.

Dr. Zhang en zijn collega's hebben al aangetoond dat hematopoëtische stamcellen (HSC's) van mens en muis succesvol in het laboratorium kunnen worden gekweekt en vervolgens voor transplantatie kunnen worden gebruikt. Tegelijkertijd worden bepaalde veranderingen waargenomen in veel eiwitten die op het oppervlak van dergelijke cellen tot expressie komen. Wetenschappers waren geïnteresseerd in de vraag of een dergelijke "buitenlichamelijke ervaring" ook de functionele eigenschappen van HSC's zou kunnen veranderen en ze daardoor geschikter zou kunnen maken voor transplantatie.

Transplantologen zijn met name geïnteresseerd in klinisch relevante allogene transplantaties, dit zijn transplantaties tussen genetisch verschillende individuen, waaronder broers en zussen en niet-verwante donor/ontvanger-paren. De groep van Dr. Zhang transplanteerde zowel vers geïsoleerde als in het laboratorium gekweekte HSC's in muizen en ontdekte dat cellen die ongeveer een week in het laboratorium hadden gelegen, significant minder kans hadden om het immuunsysteem van de ontvanger te verstoren. Ex vivo gekweekte hematopoëtische stamcellen van muizen passeerden met succes de barrière van het major histocompatibility complex en bevolkten het beenmerg van allogene ontvangende muizen. Met behulp van een kweek van acht dagen konden de allotransplantaten 40 keer inenten.

De onderzoekers besloten het mechanisme dat aan dit effect ten grondslag ligt, nader te bestuderen en ontdekten dat zowel de toename van het aantal HSC's als de door culturen veroorzaakte toename van de expressie van de specifieke immuunsysteemremmer CD274 (B7-H1 of PD-L1) op het celoppervlak bijdroegen aan deze toename.

"Dit werk zou nieuw licht moeten werpen op de immunologie van hematopoëtische stamcellen en andere stamcellen en kan leiden tot de ontwikkeling van nieuwe strategieën voor succesvolle allogene transplantatie", concludeerde Dr. Zhang. "De mogelijkheid om donor-menselijke HSC's in kweek te laten groeien en te transplanteren naar mensen die genetisch ver van de donor verwijderd zijn, terwijl de ontwikkeling van graft-versus-hostziekte wordt vermeden, zal een groot probleem in het veld oplossen."

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]