Dr. Marten Engelse werkt aan bètacel-vervangingstherapie op grotere schaal
De bètacellen van mensen met diabetes type 1 maken te weinig of geen insuline aan. Het lijkt dan ook voor de hand liggend om hun bètacellen te vervangen door bètacellen die wél insuline produceren. Deze zogenoemde bètacel-vervangingstherapie wordt nu slechts toegepast bij een klein aantal patiënten, maar als het aan dr. Marten Engelse ligt komt hierin snel verandering. In het LUMC onderzoekt hij hoe hij bètacel vervangingstherapie kan automatiseren en op grotere schaal veilig kan toepassen.
Eilandjes van Langerhans uit een donoralvleesklier
Bètacel-vervangingstherapie is op dit moment alleen mogelijk door gebruik te maken van een alvleesklier van een donor. Dr. Engelse legt uit: “We bewerken de donoralvleesklier in een speciale, super schone laboratoriumruimte: een zogeheten cleanroom. Daar worden de Eilandjes van Langerhans, waarin zich insuline producerende cellen (bètacellen) bevinden, uit de alvleesklier gehaald. Vervolgens worden de Eilandjes van Langerhans getransplanteerd naar de lever van een patiënt met diabetes type 1.” Hoewel deze methode misschien eenvoudig klinkt, is het een tijdrovend proces. “Met het bewerken van één alvleesklier zijn drie wetenschappers acht uur lang bezig. En daarna volgt nog een dag waarin kwaliteitscontroles worden uitgevoerd. Mede door het arbeidsintensieve proces en het langdurig gebruik van de cleanroom ontstaat er een hoge drempel voor het uitvoeren van bètacel-vervangingstherapie. Hierdoor worden er op dit moment jaarlijks slechts tien transplantaties uitgevoerd. Daarom onderzoek ik hoe we het isoleren van de Eilandjes van Langerhans uit een donoralvleesklier kunnen automatiseren. Mijn doel is om de handelingen voor het isoleren van de Eilandjes van Langerhans zo te organiseren dat er een volledig gesloten en robotisch standaardproces ontstaat, waarmee we een alvleesklier veel sneller en effectiever kunnen bewerken. Hierdoor zou er niet alleen minder mankracht nodig zijn, maar is het misschien ook niet meer nodig om gebruik te maken van de cleanroom. Zo kunnen er meer patiënten geholpen worden!”
Van stamcellen naar bètacellen
Een nadeel van bètacel-vervangingstherapie op basis van donoralvleesklieren is dat de wetenschap afhankelijk is van beschikbaar donormateriaal. Dr. Engelse: “Helaas is er nog altijd een tekort aan donoren in Nederland. Ook als ik door mijn onderzoek een manier vind om het isoleren van Eilandjes van Langerhans te automatiseren, dan kunnen we het aantal transplantaties niet oneindig opschalen, omdat we afhankelijk zijn van het beschikbare donormateriaal. Daarom wordt er momenteel ook onderzoek gedaan naar een manier van bètacel-vervangingstherapie waarvoor geen donoren nodig zijn: stamceltherapie. Mijn collega dr. Francoise Carlotti onderzoekt hoe stamcellen kunnen worden getransformeerd tot insulineproducerende cellen.”
Bioreactoren met miljoenen cellen
In een gezamenlijk project onderzoekt dr. Engelse met dr. Carlotti welke vervolgstappen nodig zijn om meer bètacellen uit stamcellen te produceren. “De klassieke celkweekmethoden zijn te arbeidsintensief en onpraktisch om stamcellen op grote schaal te transformeren tot bètacellen. Daarom zoek ik met dr. Carlotti naar een methode om het proces op te schalen van een klein celkweekbakje naar meerdere bioreactoren met miljoenen cellen. Omdat het aantal cellen zoveel groter is, is er een andere set van technieken nodig om ze effectief te behandelen. Zo onderzoek ik onder meer welke bioreactor het meest geschikt is om een groot aantal stamcellen te kunnen voorzien van de juiste instructies, om ze te laten delen en transformeren tot bètacel. Daarbij is het heel belangrijk dat alle cellen dezelfde verandering ondergaan, zodat er uiteindelijk een eenduidig eindproduct ontstaat van cellen die voldoende insuline produceren.”
Transplantatie van bètacellen
Voordat bètacel vervangingstherapie op grote schaal kan worden toegepast, dient er nog een andere uitdaging te worden overwonnen. Op dit moment is de transplantatie van bètacellen namelijk niet zonder risico. Dr. Engelse: “Het kan zijn dat het immuunsysteem van de patiënt zich verzet tegen het ‘vreemde’ lichaamsmateriaal. Het gevolg daarvan is dat de nieuwe, getransplanteerde bètacellen worden afgestoten. Om dit te voorkomen, krijgen patiënten afweerremmende middelen voorgeschreven. Maar deze medicijnen hebben risicovolle bijwerkingen, zoals een toenemende gevoeligheid voor infecties en bepaalde kankersoorten. Gelukkig wordt ook aan dit probleem gewerkt.” Dr. Engelse en dr. Carlotti werken hiervoor samen met prof. dr. Eelco de Koning, hoofd van het diabetescentrum in het LUMC en coördinator van het eilandjestransplantatie programma. In combinatie met onderzoek aan de Universiteit van Maastricht onder leiding van dr. Aart van Apeldoorn proberen ze, elk vanuit hun eigen expertise, de te transplanteren bètacellen te ’verstoppen’ in het immuunsysteem van de patiënt. Dit doen ze door de bètacellen te verpakken in een polymeren zakje. In dit zakje kunnen de bètacellen lijven leven en insuline produceren, maar kunnen de afweercellen van de patiënt ze niet aanvallen. Dr. Engelse: “De toepassing van dit soort zakjes in de kliniek zou een geweldige stap voorwaarts zijn, waardoor ook het opschalen van bètaceltransplantaties mogelijk wordt. Zo kunnen we straks misschien wel honderd transplantaties per jaar uitvoeren. Als het lukt is dit dankzij de gezamenlijke inzet van een gepassioneerde groep collega’s. Ik heb er alle vertrouwen in dat we in de toekomst veel meer patiënten kunnen helpen!”