What Is a Stem Cell?

Een stamcel is een cel die het vermogen heeft om zich voor onbepaalde tijd te delen (zichzelf te vermenigvuldigen) – vaak gedurende het hele leven van het organisme. Onder de juiste omstandigheden, of met de juiste signalen, kunnen stamcellen aanleiding geven (differentiëren) tot de vele verschillende celtypen waaruit het organisme is opgebouwd. Dat wil zeggen dat stamcellen het potentieel hebben om zich te ontwikkelen tot volwassen cellen met karakteristieke vormen en gespecialiseerde functies, zoals hartcellen, huidcellen of zenuwcellen.

Het differentiatiepotentieel van stamcellen: Basic Concepts and Definitions

Veel van de termen die worden gebruikt om stamcellen te definiëren zijn afhankelijk van het gedrag van de cellen in het intacte organisme (in vivo), onder specifieke laboratoriumomstandigheden (in vitro), of na transplantatie in vivo, vaak naar een weefsel dat verschilt van het weefsel waaruit de stamcellen zijn verkregen.

Voorbeeld, van de bevruchte eicel wordt gezegd dat zij totipotent is – van het Latijnse totus, dat geheel betekent – omdat zij de potentie heeft om alle cellen en weefsels te genereren waaruit een embryo is opgebouwd en die de ontwikkeling in utero ondersteunen. De bevruchte eicel deelt en differentieert zich tot een volgroeid organisme ontstaat. Volwassen zoogdieren, waaronder de mens, bestaan uit meer dan 200 soorten cellen. Daartoe behoren zenuwcellen (neuronen), spiercellen (myocyten), huidcellen (epitheelcellen), bloedcellen (erytrocyten, monocyten, lymfocyten, enz.), botcellen (osteocyten) en kraakbeencellen (chondrocyten). Andere cellen, die essentieel zijn voor de embryonale ontwikkeling maar niet in het lichaam van het embryo worden opgenomen, zijn onder meer de extra-embryonale weefsels, de placenta en de navelstreng. Al deze cellen worden gegenereerd uit één enkele, totipotente cel – de zygote, of bevruchte eicel.

De meeste wetenschappers gebruiken de term pluripotent om stamcellen aan te duiden die aanleiding kunnen geven tot cellen afkomstig van alle drie embryonale kiemlagen – mesoderm, endoderm, en ectoderm. Deze drie kiemlagen zijn de embryonale bron van alle lichaamscellen (zie Figuur 1.1. Differentiatie van menselijke weefsels). Alle verschillende soorten gespecialiseerde cellen waaruit het lichaam is opgebouwd, zijn afkomstig van een van deze kiemlagen (zie Tabel 1.1. Embryonale kiemlagen waaruit gedifferentieerde weefsels zich ontwikkelen). “Pluri” – afgeleid van het Latijnse plures – betekent meerdere of vele. Pluripotente cellen hebben dus het vermogen om elk type cel te doen ontstaan, een eigenschap die wordt waargenomen in het natuurlijke verloop van de embryonale ontwikkeling en onder bepaalde laboratoriumomstandigheden.

Unipotente stamcel, een term die gewoonlijk wordt toegepast op een cel in volwassen organismen, betekent dat de cellen in kwestie in staat zijn om zich slechts langs één lijn te differentiëren. “Uni” is afgeleid van het Latijnse woord unus, dat één betekent. Het is ook mogelijk dat de volwassen stamcellen in veel gedifferentieerde, onbeschadigde weefsels typisch unipotent zijn en onder normale omstandigheden slechts één celtype doen ontstaan. Dit proces zou een gestage toestand van zelfvernieuwing voor het weefsel mogelijk maken. Indien het weefsel echter beschadigd raakt en de vervanging van meerdere celtypes vereist is, kunnen pluripotente stamcellen geactiveerd worden om de schade te herstellen.

De embryonale stamcel wordt gedefinieerd door zijn oorsprong, namelijk uit een van de vroegste stadia van de ontwikkeling van het embryo, de blastocyst genoemd. Meer in het bijzonder worden embryonale stamcellen gewonnen uit de binnenste celmassa van de blastocyst in een stadium voordat deze zich in de baarmoederwand zou innestelen. De embryonale stamcel kan zichzelf vermenigvuldigen en is pluripotent – hij kan cellen voortbrengen die afkomstig zijn van alle drie de kiemlagen.

De volwassen stamcel is een ongedifferentieerde (niet-gespecialiseerde) cel die wordt aangetroffen in een gedifferentieerd (gespecialiseerd) weefsel; hij kan zichzelf vernieuwen en gespecialiseerd worden om alle gespecialiseerde celtypen voort te brengen van het weefsel waaruit hij afkomstig is. Volwassen stamcellen zijn in staat tot zelfvernieuwing gedurende de gehele levensduur van het organisme. Bronnen van volwassen stamcellen zijn gevonden in het beenmerg, de bloedstroom, het hoornvlies en het netvlies van het oog, de tandpulp van de tand, de lever, de huid, het maagdarmkanaal en de pancreas. In tegenstelling tot embryonale stamcellen zijn er op dit ogenblik geen geïsoleerde volwassen stamcellen die in staat zijn alle cellen van het lichaam te vormen. Dat wil zeggen dat er op dit moment geen bewijs is voor een volwassen stamcel die pluripotent is.

Figuur 1.1. Differentiatie van menselijke weefsels.

(© 2001 Terese Winslow, Caitlin Duckwall)

Tabel 1.1. Embryonale kiemlagen waaruit gedifferentieerde weefsels zich ontwikkelen

Embryonale kiemlaag	Gedifferentieerd weefsel
Endoderm	Thymus Thyroïd, bijschildklieren Larynx, trachea, long Luchtblaas, vagina, urinebuis Mastro-intestinale (GI) organen (lever, pancreas) Laag van het GI-darmkanaal Laag van de luchtwegen
Mesoderm	Botmerg (bloed) Bijnierschors Lymfeweefsel Skelet, gladde, en hartspier Verbindingsweefsels (waaronder bot, kraakbeen) Urogenitaal stelsel Hart en bloedvaten (vasculair stelsel)
Ectoderm	Huid Neuraal weefsel (neuroectoderm) Bijniermerg Pituitary gland Verbindweefsel van hoofd en gezicht Ogen, oren