Hier zien we een bekende visie op ouder worden. Het gaat het om ‘de trap des levens’. Er zijn veel schilders die deze trap hebben vastgelegd. We zien een bouwwerk dat bestaat uit een trap naar boven en een naar beneden. Die twee trappen stellen ons leven voor: we groeien op tot de top waarop weoptimaal kunnen functioneren en dan, populair gezegd ‘takelen we weer af tot de dood erop volgt’.
De plaat die we hier zien, is geschilderd rond 1875. Let op de hoogte van de kolommen waarop men staat.
Maar wat verandert er eigenlijk als we ouder worden? Wat maakt dat onze huid rimpelig wordt. Dat we ons steeds minder goed kunnen bewegen en dat we dingen steeds meer vergeten.
Nu we meer van de cel en het DNA en epigenoom weten, ligt het hatuurlijkvoor de hand om hier nog nauwkeuriger naar te kijken!
Om het begrip stamcel in deze context te begrijpen, moet je terugdenken aan de “luikjes” en de “dirigent” (het epigenoom) waar we het over hadden. Een stamcel is in feite een cel waarbij vrijwel alle luikjes nog openstaan. Door markeringen aan te brengen gaan de luikjes dicht en wordt het betreffende gedeelte “buiten werking” gesteld.
Hier is hoe je de stamcel in het proces van bevruchting tot mens plaatst:
1. De “Alles-kunner” (Totipotent)
De allereerste cellen die ontstaan na de bevruchting (de eerste 4 tot 8 cellen) zijn de ultieme stamcellen.
2. De Specialisatie (aanbrengen markeringen)
Naarmate de deling vordert, begint de “dirigent” (het epigenoom) keuzes te maken. Dit proces noemen we differentiatie en leidt tot specialisatie.
• Een cel krijgt het signaal: “Jij wordt een bloedcel” en de bijbehorende luikjes worden geopend of gesloten.
van stamcel tot …
Stamcellen zijn cellen die de “instructie om te specialiseren” nog niet (volledig) hebben uitgevoerd. Ze bevinden zich in een staat van paraatheid. We maken onderscheid tussen twee soorten:
Embryonale stamcellen
Deze kunnen nog elk type cel van het lichaam worden.
Hun epigenoom is nog “blanco”. We noemen ze potipotent: ze kunnen zich nog tot elk type cel ontwikkelen.
Volwassen stamcellen
Deze zitten bijvoorbeeld in je beenmerg. Ze hebben al een paar luikjes gesloten (ze weten dat ze “bloed” moeten worden), maar ze kunnen binnen die categorie nog kiezen (word ik een rode bloedcel of een witte?).
Ongetwijfeld kende je het begrip stamcel al vanuit het begrip “stamcel-therapie”. De volgende video gaat daar dieper op in.
We zien hier nogmaals dat ook dat er twee typen stamcellen zijn.
We kunnen nu enkele belangrijke conclusies trekken over veroudering.
(1) Veroudering heeft voor een groot deel te maken met het stadium waarin onze cellen zich bevinden.
(2) In de eerste dagen na de bevruchting zijn cellen nog vrijwel gelijk. Ze hebben nog geen vaste rol. Maar al snel begint de eerste differentiatie: cellen ontwikkelen zich stap voor stap tot bijvoorbeeld een huidcel, een spiercel of een zenuwcel.
(3) Belangrijk is dat dit geen plotseling proces is. Er is geen harde grens waarbij een cel ineens “een huidcel” is. Het verloopt geleidelijk. Je kunt als het ware spreken van cellen die al enkele kenmerken van een huidcel hebben, maar nog niet volledig gespecialiseerd zijn.
(4) Veroudering betekent dat de functionaliteit van de cel afneemt. Daarbij lijkt het erop dat het epigenoom — het systeem dat bepaalt welke genen actief zijn — geleidelijk ontregeld raakt.
Als een cel beschadigd raakt of veroudert — bijvoorbeeld bij een ziekte — dan is dat regelmechanisme verstoord. Je zou dan eigenlijk willen dat je die cel weer een stukje kunt terugzetten naar een eerdere, jongere fase.
Dat is precies het idee waar we nu verder naar gaan kijken. De eerste die we dan ten tonele voeren is Cynthia Kenyon.
Zij bewees in de jaren ’90 als eerste dat veroudering genetisch gestuurd is. Door slechts één gen aan te passen in een rondworm (C. elegans), verdubbelde ze de levensduur. Hiermee veranderde ze het wetenschappelijke dogma: veroudering was geen onvermijdelijk verval meer, maar een proces met een “regelknop”.
Kijk nu naar de volgende video waarin ze haar bevindingen op gepassioneerde wijze uitlegt. Het laatste deel van de video is wellicht nog te complex om te volgen, maar het eerste deel van de voordracht is zeer toegankelijk.
Cynthia Kenyon
2. Klik op het tandwieltje
3. Klik op Subtitles
4. Klik op Auto translate
5. Klik op Dutch
6. Klaar
In de TED-talk “Experiments that hint of longer lives” legt Cynthia Kenyon uit hoe veroudering genetisch wordt aangestuurd [00:46]. Door één enkel gen (daf-2) bij de rondworm C. elegans aan te passen, wist ze hun levensduur te verdubbelen zonder dat de wormen hun vitaliteit verloren [01:32].
Dit gen reguleert een hormoonreceptor die vergelijkbaar is met die voor insuline en IGF-1 bij mensen [04:54]. Wanneer dit systeem wordt vertraagd, activeert het eiwit foxo, dat beschermende genen inschakelt voor celherstel en weerstand tegen ziektes zoals kanker en Alzheimer [07:33]. Kenyon benadrukt dat het doel niet is om de dood uit te stellen, maar om de “youth span” te verlengen: langer jong en gezond blijven [15:53]. Haar ontdekking suggereert dat we door het beïnvloeden van deze universele biologische paden in de toekomst met medicijnen veroudering bij mensen kunnen vertragen [11:20].
Dat betekende iets heel belangrijks: een cel is zijn verleden niet kwijt — je kunt hem als het ware “herinneren hoe hij ooit was”. En precies dat idee vormt nu de basis voor het verdere onderzoek van Yamanaka.
We kijken nu naar de volgende video.
2. Klik op het tandwieltje
3. Klik op Subtitles
4. Klik op Auto translate
5. Klik op Dutch
6. Klaar
In de video “How To Make Stem Cells | Yamanaka Factors” wordt uitgelegd hoe Shinya Yamanaka de medische wereld veranderde met de ontdekking van de zogenaamde Yamanaka-factoren [00:53]. Deze ontdekking, die hem in 2012 de Nobelprijs opleverde, maakt het mogelijk om gespecialiseerde cellen (zoals huidcellen) te herprogrammeren tot stamcellen [01:06].
Stamcellen zijn uniek omdat ze zichzelf kunnen vernieuwen en kunnen veranderen in elk type cel, zoals een neuron of spiercel [01:51]. Yamanaka identificeerde vier specifieke genen — Oct3/4, Sox2, Klf4 en c-Myc — die, wanneer ze worden geactiveerd in volwassen cellen, deze terugbrengen naar een embryonale staat. Deze worden Induced Pluripotent Stem Cells (iPS-cellen) genoemd [05:25].
De toepassingen zijn veelbelovend: iPS-cellen kunnen worden gebruikt om organen te kweken voor transplantatie, wat het tekort aan donoren zou kunnen oplossen en afstoting voorkomt omdat de cellen van de patiënt zelf zijn [07:06]. Hoewel er risico’s zijn op kanker (vooral door het gen c-Myc), zijn de eerste klinische tests voor het behandelen van blindheid al succesvol uitgevoerd [08:37].
Onze cellen bevatten zo’n 20.000 genen. De volgende vraag dringt zich dus op: hoe kon Shinya Yamanaka daaruit precies die genen vinden die een cel kunnen “resetten”?
De oplossing waaraan Yamanaka dacht was eigenlijk verrassend eenvoudig — maar tegelijk geniaal: Als een embryonale cel alles nog kan worden… welke genen zorgen daar dan voor? Hij dacht dus niet: “hoe maak ik een cel jonger?” maar “welke schakelaars staan “aan” in een jonge, nog niet gespecialiseerde cel”? Om dat te ontdekken keek hij naar het verschil tussen:
– een gewone, gespecialiseerde cel (bijvoorbeeld een huidcel)
en een
– een embryonale stamcel
met als vraag : “welke genen zijn actief in de stamcel, maar niet in de huidcel?”
Antwoord: Een stamcel is een cel waarbij de meeste “luikjes” nog openstaan. Dat betekent dat de cel zich nog kan ontwikkelen tot verschillende soorten cellen en nog niet volledig gespecialiseerd is.
Antwoord: Totipotente cellen zijn de eerste cellen na de bevruchting (ongeveer de eerste 4 tot 8 cellen). Deze cellen kunnen nog uitgroeien tot een volledig organisme en zijn dus de ultieme “alles-kunners”.
Antwoord: Tijdens differentiatie maakt het epigenoom keuzes waardoor cellen zich gaan specialiseren. Bepaalde “luikjes” gaan open of dicht, waardoor een cel bijvoorbeeld een bloedcel of spiercel wordt.
Antwoord: Embryonale stamcellen kunnen zich nog tot elk type cel ontwikkelen (pluripotent). Volwassen stamcellen zijn al deels gespecialiseerd en kunnen zich alleen nog ontwikkelen binnen een bepaalde categorie, zoals verschillende soorten bloedcellen.
Antwoord: Veroudering hangt samen met de staat van onze cellen. Naarmate cellen ouder worden en verder gespecialiseerd zijn, neemt hun functionaliteit af en raakt het epigenoom geleidelijk ontregeld.
Antwoord: Yamanaka ontdekte dat je gespecialiseerde cellen kunt terugbrengen naar een stamcelachtige toestand door vier genen te activeren. Deze cellen worden iPS-cellen genoemd en kunnen zich weer ontwikkelen tot verschillende celtypen.