JESSALINEA16

Het onderzoek van het Jessa Ziekenhuis ka-

dert binnen de cluster cardiologie van het

Limburg Clinical Research Program, een initia-

tief van de UHasselt, het Jessa Ziekenhuis en

het Ziekenhuis Oost-Limburg (ZOL), dat mede

gefinancierd wordt vanuit de Stichting Lim-

burg Sterk Merk (LSM).

levenskwaliteitBij een hartinfarct loopt het hart altijd onher-

stelbare schade op. De bloeddoorstroming

in de kransslagader blokkeert, waardoor de

hartspier onvoldoende zuurstof krijgt en het

spierweefsel afsterft. Als gevolg daarvan ver-

mindert de pompfunctie en stijgt de kans op

hartfalen. De huidige behandelingen, zowel

farmacologische therapieën als chirurgische

interventies, verbeteren de overlevingskan-

sen en de levenskwaliteit van de patiënt op

korte termijn, maar kunnen het verloren weef-

sel niet vervangen en dragen dus niet bij tot

functioneel herstel op lange termijn.

Wereldwijd lopen verschillende studies waar-

bij men na een hartinfarct stamcellen in de

hartspier tracht te brengen om zo de groei

van nieuw hartspierweefsel te bevorderen.

Ook in ons ziekenhuis is men al meer dan 10

jaar actief in dit onderzoeksdomein.

Zo werd in 2004-2006 in ons ziekenhuis een

klinische studie uitgevoerd die uitwees dat

het rechtstreeks inspuiten in het hartspier-

weefsel (ook wel intramyocardiale injectie

genoemd) van de mononucleaire celfractie uit

het beenmerg, resulteerde in een verbetering

van de regionale, maar niet van de globale

pompfunctie van het hart (ref. 1). De keuze

voor beenmergstamcellen was destijds ge-

baseerd op talrijke internationale studies die

het potentieel van dat celtype in de cardiale

setting beschreven. Uitgebreider onderzoek

door onze onderzoeksgroep toonde echter

aan dat beenmergstamcellen slechts een be-

perkte capaciteit bezitten om uit te groeien

tot functionele cardiomyocyten en dus niet

in staat zijn om de verhoopte myocardiale

weefselregeneratie te bereiken (ref. 2). Bo-

vendien zijn er steeds meer aanwijzingen dat

getransplanteerde cellen paracriene factoren

(cytokines en groeifactoren) vrijzetten die

het genezingsproces begunstigen o.a. door

het aantrekken van stamcellen. De positieve

effecten die in de eerste klinische studie

werden beschreven (ref. 1) zijn dus niet toe

te schrijven aan veranderingen op celniveau,

doch mogelijk wel aan factoren die werden

afgescheiden door de ingespoten beenmerg-

cellen. Daarnaast heeft het aanwezige litte-

kenweefsel nog steeds een inhiberend effect

op het functioneel herstel.

voorgeprogrammeerdOndertussen werd met de ontdekking van

stamcellen die in het hart zelf aanwezig zijn,

het paradigma van het hart als post-mitotisch

orgaan verworpen in de literatuur. Deze hart-

stamcellen zijn mogelijk beter geschikt voor

cardiaal herstel omdat ze al ‘voorgeprogram-

meerd’ zijn om tot effectief werkende hart-

spiercellen uit te groeien.

Uit internationaal onderzoek is de aanwezig-

heid van twee belangrijke typen van humane

hartstamcellen aangetoond, namelijk c-kit

positieve cellen en CDCs. “Wij hebben de mo-

gelijkheden van die celtypes uitgebreid on-

derzocht. En inderdaad, die hartstamcellen

bezitten een beter myocardiaal differentiatie-

potentieel ten opzichte van beenmergstam-

cellen (ref. 3). Maar de eigenschappen van die

cellen of de isolatietechnieken om die cellen

Onderzoekers Jessa Ziekenhuis identificeren nieuw type hartstamcelOnderzoekers van het Jessa Ziekenhuis zijn erin ge-

slaagd om een nieuw stamceltype te isoleren uit het

menselijk hart. Dat opent nieuwe perspectieven voor

de toepassing van stamceltherapie na een hartinfarct.

De bevindingen van het onderzoeksteam zijn gepubli-

ceerd in het internationaal gerenommeerde tijdschrift

Cardiovascular Research.

Vlnr: prof. dr. Marc Hendrikx, prof. dr. Jean-Luc Rummens, Annick Daniëls, dr. Karen Hensen, Leen Willems, Severina Windmolders, dr. Remco Koninckx, Yanick Fanton en dr. Boris Robic

te bekomen, beperken de toepassingsmoge-

lijkheden om een belangrijke bijdrage te kun-

nen leveren aan het herstel van beschadigd

hartspierweefsel na een hartinfarct,” leggen

prof. dr. Jean-Luc Rummens en prof. dr. Marc

Hendrikx (Jessa, UHasselt) uit. “Het zijn bo-

vendien erg arbeidsintensieve isolatiemetho-

des waarbij we niet altijd een zuivere stam-

celpopulatie bekomen.”

nieuw type hartstamcelHet onderzoeksteam van ons ziekenhuis

zocht en vond een nieuwe manier om stam-

cellen uit het hart te isoleren. “Dat gebeurt

op basis van enzymatische activiteit van de

cellen. Die techniek maakt het makkelijker

om stamcellen te isoleren, op te kweken en

te transplanteren,” aldus dr. Karen Hensen en

dr. Remco Koninckx (Jessa, UHasselt). “Dankzij

de toepassing van de nieuwe techniek heb-

ben we een type hartstamcel geïdentificeerd

dat nog niet beschreven was: de cardiale

atrium stamcel (CASC). De CASCs hebben een

meer uitgesproken myocardiaal differentia-

tiepotentieel dan de reeds beschreven car-

diale stamcellen. Onderzoeken bewijzen dat

er functionele en fenotypische verschillen

zijn en dat het dus wel degelijk om een nieu-

we celpopulatie gaat.” (ref. 4)

grote doorbraakHet nieuwe type stamcel heeft enkele be-

langrijke voordelen in vergelijking met de

eerder bekende types. De CASC laat zich

makkelijker isoleren en is vlot op te kweken

in het laboratorium. Daardoor kan men veilig

en sneller tot grotere hoeveelheden bruikbare

hartstamcellen komen dan in het verleden.

Ook de kwaliteit is beter omdat de celpopula-

tie die men isoleert homogeen is en enkel uit

levende stamcellen bestaat.

DOSSIER

JESSALINEA 17

Onderzoekers Jessa Ziekenhuis identificeren nieuw type hartstamcel

Momenteel wordt in ons ziekenhuis de in vivo differentiatie van en het functio-

neel cardiaal herstel door de CASCs bestudeerd in een minipig infarctmodel, ont-

wikkeld door prof. dr. Marc Hendrikx en dr. Boris Robic van de dienst cardiotho-

racale heelkunde. De anesthesisten dr. Jasperina Dubois en dr. Luc Jamaer zijn

betrokken bij alle chirurgische ingrepen. Dr. Eric Bijnens en verpleegkundige Nic

Heuts van de dienst medische beeldvorming zijn verantwoordelijk voor de beeld-

vormingstechnieken (MRI, Fluoroscopie) en de analyse van de bekomen data die

gebruikt worden om de functionaliteit van het hart te onderzoeken.

Prof. dr. Marc Hendrikx: “We hebben gekozen voor de adulte Göttingen minipig als

proefdiermodel omwille van de hoge graad van overeenkomst tussen het cardio-

vasculair systeem van varkens en mensen. Daardoor worden er meer klinisch re-

levante resultaten bekomen die de extrapolatie van het diermodel naar humane

toepassingen vereenvoudigen.”

Dr. Remco koninckx: “Minipigs zijn uiterst geschikt omdat ze, in vergelijking met

gewone varkens, relatief klein en gemakkelijk hanteerbaar zijn voor verzorging en

functionele analyses. Daarnaast neemt bij deze varkens de hartmassa niet meer

toe, wat post-operatieve analyse vereenvoudigt en betrouwbaarder maakt.”

De resultaten zijn alvast veelbelovend. Het hartspierweefsel herstelt zich goed

bij de minipigs, de hartspier trekt nadien beter samen en de varkensharten func-

tioneren bijna net zo goed als vóór het infarct.

het minipig model

“De bevindingen van het Hasseltse onderzoek worden

gepubliceerd in het tijdschrift Cardiovascular Research

(ref. 4). Dat is een sterke garantie voor de kwaliteit van

het onderzoek”, zegt topcardioloog Pedro Brugada,

verbonden aan het UZ Brussel. “Een team van experts

stelt echt wel strenge eisen aan zo'n publicatie. Minder

dan 20 procent van alle voorgestelde artikels wordt

gepubliceerd. Deze doorbraak is dus fantastisch voor

Hasselt. Het had nog geen internationale faam, maar

nu staat het bij de wereldtop. Wereldwijd zoekt men al

jaren naar stamcellen die zich kunnen nestelen in het

hart. Dit is een belangrijke stap in de goede richting.”

reactie vAn prof. Dr. pEDro brugADA in HEt niEuwSblAD

JESSALINEA18

Uit laboratoriumonderzoek en onderzoek met

proefdieren, uitgevoerd in het Jessa Zieken-

huis en aan de UHasselt, blijkt intussen dat

de stamcellen effectief kunnen uitgroeien tot

functionele hartspiercellen. Die bevindingen

zijn gepubliceerd in het tijdschrift Cardiovas-

cular Research (ref. 4). Voor dit onderzoek

werd samengewerkt met de KU Leuven en de

‘University of Health Sciences’ van Kaunas,

Litouwen. “We hopen dat we op termijn die

stamcellen kunnen injecteren bij patiënten

na een hartinfarct en zo hun beschadigd hart

herstellen,” aldus prof. dr. Jean-Luc Rummens.

methodiek“CASCs vertonen een hoge aldehydedehy-

drogenase (ALDH) activiteit. Die eigenschap

wenden we aan om de cellen te isoleren uit

de weefselfragmenten. Het Aldefluor reagens,

een niet-toxisch substraat voor ALDH, diffun-

deert doorheen de membraan van de cellen en

wordt vervolgens door ALDH omgezet in een

fluorescent reactieproduct dat we flowcyto-

metrisch meten. Het voordeel is dat enkel leef-

bare cellen met voldoende stamcelcapaciteit

geïsoleerd worden en dat er geen antigen-an-

tilichaam binding vereist is, waardoor we mo-

gelijke invloeden op de genexpressie van de

cellen uitsluiten,” licht dr. Karen Hensen toe.

volgende stapProf. dr. Marc Hendrikx en dr. Remco Koninckx:

“Zowel bij mensen als dieren is het nieuwe

type hartstamcel aanwezig. Toen we dat

ontdekten, hebben we in het laboratorium

experimentele hematologie zowel de CASCs

van dieren als die van mensen proberen op te

kweken. Met succes: we zijn nu in staat om

een klinisch relevant celaantal te verkrijgen

zonder verlies van de stamceleigenschappen.

Vervolgens zijn we er in geslaagd om die cel-

len terug te plaatsen bij proefdieren die een

infarct hadden doorgemaakt. Momenteel is al-

les klaar om die proefdierstudie verder uit te

breiden.” Als dit pre-klinisch onderzoek gun-

stig evolueert, volgen de testen bij de mens.

“Wij hopen dat CASCs ook bij de mens terug

hartspierweefsel aanmaken. Bij alle infarcten

gaat er immers hartspierweefsel verloren; de

stamceltherapie is dus breed toepasbaar.”

Het volledige onderzoeksteam telt vier stafle-

den (arts-specialisten en post-doctorandi) van

het Jessa Ziekenhuis en de UHasselt, één we-

tenschappelijk assistent en vier doctoraats-

studenten.

doctoraatsstudente severina windmolders vervoegde het team

in 2009. Na het behalen van haar IWT-

beurs startte zij haar PhD (doctoraatspro-

ject). De eerste twee jaar bestudeerde

zij het groeipotentieel, de differentiatie-

mogelijkheden en de verouderingspro-

cessen van de cardiale stamcellen. De

resultaten waren positief: de stamcellen

kunnen veelvuldig opgekweekt worden

zonder hun stamceleigenschappen en

differentiatiecapaciteit naar cardiomyo-

cyten te verliezen. Verder werkte ze met

de rest van het team mee aan de opstart

van de minipig-studie.

Sinds 2011 focust Severina zich meer

REFERENTIES

1. Hendrikx M, Hensen K, Clijsters C, Jongen H, Koninckx R, Bijnens E, Ingels M, Jacobs A, Geukens R, Dendale P, Vijgen J, Dilling D, Steels P, Mees U,

Rummens JL.. Restoration of regional contractile function through stem cell transfer by direct intramyocardial injection; results from

a randomised controlled clinical trial. Circulation, 2006, 114 (1suppl): 101-107

2. Koninckx R, Hensen K, Daniëls A, Moreels M, Lambrichts I, Jongen H, Clijsters C, Mees U, Steels P, Hendrikx M, Rummens JL. Human bone marrow

stem cells co-cultured with neonatal rat cardiomyocytes display limited cardiomyogenic plasticity. Cytotherapy. 2009 22:1-15.

3. Koninckx R, Daniëls A, Windmolders S, Carlotti F, Mees U, Steels P, Rummens JL, Hendrikx M, Hensen K. Mesenchymal Stem cells or cardiac

progenitors for cardiac repair? A comparative study. Cell Mol Life Sci. 2011 Jun;68(12):2141-56.

4. Koninckx R, Daniëls A, Windmolders S, Mees U, Macianskiene R, Mubagwa K, Steels P, Jamaer L, Dubois J, Robic B, Hendrikx M, Rummens JL,

Hensen K. The cardiac atrial appendage stem cell: a new and promising candidate for myocardial repair. Cardiovasc Res. 2013 Mar 1;

97(3):413-23.

"De nieuwe internationale doorbraak in het stamcelonderzoek is ook een stevige opsteker voor het Limburg

Clinical Research Program (LCRP), het ambitieuze onderzoeksprogramma dat met steun van LSM door de UHas-

selt, het Jessa Ziekenhuis en het Ziekenhuis Oost-Limburg wordt uitgebouwd om het medisch wetenschappe-

lijk onderzoek in Limburg gevoelig te versterken. In totaal wordt er ingezet op zes medische clusters: cardiolo-

gie, oncologie, infectieziekten, anesthesie (met link naar neuro), fertiliteit en obesitas. Vandaag zijn er al bijna

20 doctoraatsstudenten actief in dit onderzoeksprogramma. Vanuit het LCRP werd recent een Mobile Health

Unit opgestart (telemonitoring) en er wordt intensief samengewerkt met de Limburgse biobank (UbiLim). Het

LCRP werd nauwelijks drie jaar geleden gestart maar bewijst nu al haar toegevoegde waarde voor het medisch

onderzoek in Limburg, getuige daarvan deze toppublicatie van het Jessa team. Die snelle successen zijn een

gevolg van het verder bouwen op stevige fundamenten die de afgelopen jaren werden gelegd in Jessa en ZOL.

Zij hebben immers reeds jarenlang hoogstaand onderzoek uitgebouwd in specifieke disciplines.”

reactie van prof. dr. piet stinissen, uhasselt

Aan deze doorbraak gingen vele jaren onder-

zoek vooraf. Vier doctoraatsstudenten uit de

onderzoeksgroep lichten hun bijdrage aan het

onderzoek toe en blikken vooruit naar de toe-

komst van hartstamceltherapie. Ze zoeken elk

vanuit hun eigen achtergrond naar oplossin-

gen voor de knelpunten die er momenteel nog

zijn om zo het totaalproces te optimaliseren.

JESSALINEA 19

DOSSIER

op de paracriene effecten van mesenchy-

male stamcellen afkomstig uit het beenmerg.

Die stamcellen zetten namelijk stoffen vrij

die een gunstige invloed uitoefenen op het

cardiaal weefsel na een hartinfarct. De ma-

nier waarop dat gebeurt, is echter nog niet

gekend. Een mogelijke hypothese is dat die

factoren (ook wel eens het geconditioneerd

medium genoemd) in staat zijn de residente

cardiale stamcellen, aanwezig in het hart, te

mobiliseren naar de plaats van schade. Se-

verina heeft daarom een 3D-collageen assay

in het lab geïmplementeerd waarbij ze cardi-

ale weefselfragmenten in een collageen gel

brengt en blootstelt aan het geconditioneerd

medium. De resultaten van deze assays tonen

aan dat mesenchymale stamcellen effectief

factoren vrijzetten die migratie/mobilisatie

van cardiale stamcellen kunnen teweegbren-

gen. Severina tracht nu de specifieke facto-

ren die in dat migratieproces een belangrijke

rol spelen te identificeren en de moleculaire

mechanismen die erachter schuilen te ontra-

felen. Een wetenschappelijk artikel met meer

informatie hieromtrent zit in de pipeline.

doctoraatsstudente yanick fan-ton studeerde in juni 2012 af als Master in

de Biomedische Wetenschappen en wijdde

haar thesis aan de angiogene of bloedvat-

vormende eigenschappen van verschillende

stamcelpopulaties uit de tand. Bijgevolg

spitst zij zich binnen de onderzoeksgroep toe

op het potentieel van de CASCs om na een

hartaanval revascularisatie (bloedvatherstel)

teweeg te brengen in het infarctgebied. Het

hartspierweefsel is sterk doorbloed, herstel

van de bloedtoevoer is dus een belangrijk as-

pect voor het functioneel herstel van het hart.

Yanick gaat dan ook na of we de CASCs kun-

nen omvormen tot endotheelcellen en gladde

spiercellen, de hoofdceltypes aanwezig in een

bloedvat. Dat zou bijdragen aan de verdere ka-

rakterisatie van de CASCs, want als de CASCs

alle celtypes van het hart kunnen vormen,

wijst dat op het multipotente karakter van die

stamcellen. Yanick zal de vorming van bloed-

vaten staven in het minipig model, waarbij

men na een infarct CASCs inspuit.

Als tweede punt onderzoekt Yanick hoe we

de stamcellen kunnen wapenen tegen de on-

gunstige omgeving in een hart na een infarct.

Wanneer men stamcellen transplanteert ko-

men deze normaliter in de borderzone terecht,

het gebied tussen het dood infarctweefsel en

de gezonde hartspiercellen.

Dat gebied is echter zuurstofarm en er zijn bij-

na geen voedingsstoffen aanwezig, wat een

negatief effect heeft op de overleving, de in-

corporatie en de differentiatie van de stamcel-

len. Met dit deel van het onderzoek hopen we

de efficiëntiegraad van de therapie aanzienlijk

te verhogen. Voor dit onderzoeksproject be-

haalde Yanick een mandaat via het Bijzonder

Onderzoeksfonds van de Universiteit Hasselt.

Nadat doctoraatsstudente leen willems met succes haar doctoraatsproject

verdedigde voor het IWT, vervoegde zij in ja-

nuari 2013 het onderzoeksteam. Leen spitst

zich onder andere toe op het fibrotisch proces

na een infarct waarbij het verloren hartspier-

weefsel vervangen wordt door dens-niet-

contractiel littekenweefsel. Dat resulteert in

een verlies van hartfunctie, de inhibitie van

myocardiaal herstel en de ontwikkeling van

hartfalen. Met dit deel van het onderzoek wil

Leen nagaan hoe we dat proces van litteken-

vorming kunnen onderdrukken.

Daarnaast gaat zij dieper in op de paracriene

mechanismen die reeds gedeeltelijk zijn

blootgelegd door Severina. Hierbij zal Leen

onderzoeken of het geconditioneerd medium

van beenmerg mesenchymale stamcellen

het microRNA expressiepatroon in de CASCs

verandert en op welke processen dit een ef-

fect heeft. MicroRNA's zijn een vorm van

niet-coderend RNA dat de eiwitexpressie van

specifieke genen beïnvloedt. Via activatie

van specifieke processen zou het zo de CASCs

kunnen beschermen tegen ischemie of de cel-

len mobiliseren naar de plaats van het infarct.

Tot slot gaat Leen na welke mechanismen een

rol spelen bij de proliferatie, zelfvernieuwing

en differentiatie van de CASCs. Hierbij zal ze

onderzoeken of het evenwicht tussen deze

processen zodanig gestimuleerd en geregeld

kan worden dat het lokaal herstelmechanisme

van het hart in staat is tot voldoende weefsel-

herstel. Indien we daarin slagen, zou het pro-

ces van celisolatie, proliferatie in het labora-

torium en transplantatie misschien vermeden

kunnen worden.

dr. boris robic vatte zijn doctoraat in au-

gustus 2012 aan. Hij werkte drie jaar lang als

hartchirurg in het universiteitsziekenhuis in

zijn thuisland Slovenië. Prof. dr. Marc Hendrickx

nodigde hem uit om als chirurgisch assistent

het onderzoeksteam te versterken. Dr. Boris

Robic is vooral betrokken bij het minipig model,

waarbij hij instaat voor de chirurgische ingre-

pen en via de EKG de ritmestoornissen bij mi-

nipigs met getransplanteerde CASCs opvolgt.

Een andere belangrijke spil en vaste waarde

in het onderzoek is wetenschappelijk assistent annick daniëls. Zij speelt

een centrale rol in de onderzoeksgroep. Ze

helpt en denkt mee over de invalshoeken van

de verschillende experimenten, vult de ont-

brekende stukken aan en heeft zich gespe-

cialiseerd in het op punt stellen van moeilijke

technieken, zoals de southern- en western

blotting. Daarnaast staat Annick in voor alles

wat vooraf gaat aan het labellen van cellen,

zorgt ze voor de validaties van de toestellen

en allerhande experimenten.

Severina Windmoldersdoctoraatsstudente

Yanick Fantondoctoraatsstudente

Leen Willemsdoctoraatsstudente

dr. Boris Robic Annick Daniëlswetenschappelijk assistent