lees het profielwerkstuk - Healthy Ageing
lees het profielwerkstuk - Healthy Ageing
lees het profielwerkstuk - Healthy Ageing
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Het eeuwige leven<br />
Kan <strong>het</strong> enzym telomerase<br />
celveroudering tegen gaan en zo de<br />
levensduur van cel en mens verlengen?<br />
Caroline Mackenbach<br />
en<br />
Sanna Verhage<br />
1-3-2011<br />
Biologie en ANW<br />
Begeleider: C. Bloks
Inhoudsopgave<br />
Inleiding ....................................................................................................................................... 3<br />
I DNA: Drager van erfelijke informatie .......................................................................................... 5<br />
1.1 De structuur van DNA .....................................................................................................................5<br />
1.2 Het proces van celdeling ................................................................................................................6<br />
1.3 Het repliceren van DNA ..................................................................................................................8<br />
II De betekenis van celveroudering .............................................................................................. 10<br />
2.1 Het proces van celveroudering .................................................................................................... 10<br />
2.2 De rol van telomeren bij celveroudering ..................................................................................... 12<br />
2.3 Het eind-replicatie-probleem ...................................................................................................... 13<br />
III Celveroudering tegengaan met behulp van <strong>het</strong> enzym telomerase ............................................ 15<br />
3.1 De werking van <strong>het</strong> enzym telomerase ...................................................................................... 15<br />
3.2 De mogelijkheden van <strong>het</strong> enzym telomerase in de strijd tegen ouderdom .............................. 16<br />
IV Een ethische en maatschappelijke kwestie .............................................................................. 17<br />
V Het experiment: de invloed van rotenon op gezonde en p16- fibroblasten ................................. 20<br />
VI Conclusie ................................................................................................................................ 27<br />
Slotwoord ................................................................................................................................... 29<br />
Literatuurlijst .............................................................................................................................. 30<br />
Evaluatie ..................................................................................................................................... 31<br />
2
Inleiding<br />
Een laag anti-rimpelcrème op <strong>het</strong> gezicht, een spuit botox in<br />
de lippen of een correctie van de oogleden: men doet er<br />
tegenwoordig alles aan om er jonger uit te zien. Deze<br />
maatregelen zouden echter overbodig zijn als de<br />
wetenschap een product zou kunnen ontwikkelen dat <strong>het</strong><br />
verouderingsproces tegen gaat. De ontdekking van <strong>het</strong><br />
enzym telomerase zou hier wellicht een grote bijdrage aan<br />
kunnen leveren. Dit enzym zorgt er namelijk voor dat<br />
telomeren hun lengte behouden, waardoor cellen zich<br />
onbeperkt kunnen blijven delen. Maar is dit enzym werkelijk<br />
de oplossing in de strijd tegen ouderdom?<br />
Figuur 1: Rimpels zijn een zichtbaar<br />
kenmerk van veroudering.<br />
Zowel op televisie als in tijdschriften worden we overspoeld met reclame voor nieuwe antiagingproducten.<br />
Met grote verbazing nemen we waar dat menig vrouw een kapitaal besteedt aan<br />
deze, in de meeste gevallen weinig effectieve, cosmeticaproducten. Uit deze waarneming blijkt dat<br />
de mens er alles aan wil doen om veroudering tegen te gaan. Het zou dus een ware doorbraak zijn als<br />
de wetenschap in de toekomst in staat is om een product te ontwikkelen dat veroudering<br />
daadwerkelijk tegengaat.<br />
Naast onze nieuwsgierigheid naar <strong>het</strong> product dat eventueel verantwoordelijk zou kunnen zijn voor<br />
<strong>het</strong> tegengaan van veroudering heeft ook een artikel uit Scientific American 1 van september 2010 tot<br />
de keuze van <strong>het</strong> onderwerp van ons <strong>profielwerkstuk</strong> geleid: celveroudering. Tijdens onze<br />
literatuurstudie kwamen we achter <strong>het</strong> bestaan van <strong>het</strong> enzym telomerase, en de potentie van dit<br />
enzym om veroudering te remmen. De hoofdvraag van dit werkstuk is daarom als volgt: Kan <strong>het</strong><br />
enzym telomerase celveroudering tegen gaan en zo de levensduur van cel en mens verlengen? Het<br />
werkstuk is opgebouwd uit drie hoofd-deelvragen, die allen onderverdeeld zijn in sub-deelvragen. De<br />
eerste hoofd-deelvraag: wat is DNA? wordt uitgewerkt met behulp van drie ondergeschikte<br />
deelvragen: Wat is de structuur van DNA?, Hoe delen cellen zich? en Hoe repliceert DNA zich? De<br />
tweede hoofd-deelvraag is: Wat houdt celveroudering in? Hierbij horen de sub-deelvragen: Wat is<br />
<strong>het</strong> proces celveroudering?, Welke rol spelen telomeren in dit proces? en Wat is <strong>het</strong> eind-replicatieprobleem?<br />
De derde en laatste hoofd-deelvraag heeft betrekking op <strong>het</strong> tegengaan van<br />
celveroudering en luidt: Hoe zou celveroudering kunnen worden tegengegaan met behulp van <strong>het</strong><br />
enzym telomerase? De ondergeschikte vragen die hierbij horen zijn: Hoe is telomerase opgebouwd en<br />
wat zijn de functies van <strong>het</strong> enzym? en Welke mogelijkheden biedt <strong>het</strong> enzym telomerase in de strijd<br />
tegen ouderdom?<br />
De informatie die nodig is om deze vragen te kunnen beantwoorden, zullen wij grotendeels uit<br />
boeken en wetenschappelijke artikelen halen, maar daarnaast zullen we langsgaan bij experts. Zo<br />
hebben we een afspraak gemaakt met L.Wong, promovendus op de Universiteit van Groningen, en<br />
met P. Dekker, een promovendus in Leiden, verbonden aan <strong>het</strong> NCHA 2 . In Leiden hebben ze tevens<br />
hun laboratorium aan ons ter beschikking gesteld om een experiment uit te voeren waarbij<br />
senescence centraal staat.<br />
1 ( ISSN 0036-8733) “the end.” September 2010. Volume 303 Number 3<br />
2 Netherlands Consortium for <strong>Healthy</strong> <strong>Ageing</strong>. een samenwerkingsverband van <strong>het</strong> LUMC, <strong>het</strong> ErasmusMC en<br />
Unilever, Philips, Galápagos en McRoberts. Het consortium maakt onderdeel uit van <strong>het</strong> cluster Gezondheid<br />
van <strong>het</strong> Netherlands Genomics Inititative.<br />
3
Wij koppelen dit <strong>profielwerkstuk</strong> aan de vakken biologie en ANW. In <strong>het</strong> werkstuk zullen we ons<br />
vooral richten op cellen, DNA en de werking van enzymen, iets wat binnen <strong>het</strong> gebied van <strong>het</strong> vak<br />
biologie valt. Daarnaast zullen we <strong>het</strong> onderwerp op een ethische manier benaderen, en<br />
onderzoeken behandelen die op dit gebied worden gedaan. Dit zijn zaken waar ANW zich<br />
voornamelijk mee bezighoudt.<br />
Indien we in de conclusie een positief antwoord op onze hoofdvraag kunnen geven, zijn we op den<br />
duur wellicht in staat de zandloper van <strong>het</strong> leven stil te doen staan. Op dat moment kunnen we<br />
spreken van <strong>het</strong> eeuwige leven.<br />
4
I DNA: De drager van erfelijke informatie<br />
1.1 De structuur van DNA<br />
DNA (desoxyribonucleïnezuur) is de drager van al <strong>het</strong> erfelijke materiaal van een organisme. Het is<br />
opgebouwd uit nucleotiden die elk uit drie delen bestaan: een fosfaatgroep, een suikermolecuul<br />
(deoxyribose) en een stikstofbase. Omdat er vier verschillende stikstofbasen bestaan, komen er vier<br />
soorten nucleotiden voor. De vier basen die een nucleotide kan bevatten zijn: adenine (A), thymine<br />
(T), cytosine (C) en ten slotte guanine (G).<br />
Een DNA molecuul bestaat uit twee strengen nucleotiden die samen een dubbele helix vormen. Deze<br />
strengen zijn met elkaar verbonden door middel van waterstofbruggen die zich tussen de<br />
stikstofbasen vormen. Adenine vormt uitsluitend een binding met thymine, en cytosine enkel met<br />
guanine. In een DNA helix zitten A en T dan ook altijd tegenover elkaar, evenals C en G.<br />
De opslagplaatsen voor deze helix-vormige<br />
DNA moleculen zijn de celkernen van een<br />
organisme. Een celkern heeft een grootte<br />
van 5 à 20 micrometer. Aangezien al <strong>het</strong><br />
DNA in deze kleine ruimte moet passen, zal<br />
<strong>het</strong> zich compact op moeten vouwen. Dit<br />
doet DNA door zich om een complex van<br />
acht histonen te wikkelen. Zo ontstaat een<br />
nucleosoom. Wanneer <strong>het</strong> DNA volledig is<br />
opgerold, spreekt men van chromosomen.<br />
Een mens bezit 23 paar, waarvan 1 paar<br />
geslachtschromosomen.<br />
De verdubbeling van chromosomen is een<br />
belangrijk proces dat voorafgaat aan een<br />
celdeling. Naast verdubbelen, splijten de<br />
chromosomen ook. Zo ontstaan twee<br />
zuster - chromatiden. Deze zijn identiek<br />
aan elkaar, en blijven <strong>het</strong> langst verbonden<br />
in <strong>het</strong> centromeer. De X-vorm die op deze<br />
manier ontstaat, behouden chromosomen<br />
tijdens de profase en metafase van de mitose.<br />
Figuur 2: De structuur van DNA<br />
De uiteindes van chromosomen worden telomeren genoemd (fig. 7). Deze zijn, evenals DNA,<br />
opgebouwd uit nucleotiden maar coderen niet voor eiwitten. Een belangrijke taak die voor<br />
telomeren is weggelegd is de bescherming van ons DNA. Je kunt telomeren vergelijken met de<br />
uiteindes van een schoenveter. Deze beschermen de veter tegen rafelen, maar slijten tegelijkertijd.<br />
Telomeren kunnen <strong>het</strong> DNA niet eeuwig beschermen. Bij elke celdeling rafelen ze iets verder uit, tot<br />
ze te klein worden en de cel niet langer kan delen. Dit speelt een grote rol in <strong>het</strong> verouderingsproces<br />
waar we ons verder in zullen verdiepen.<br />
5
1.2 Het proces van celdeling<br />
Groei en ontwikkeling zijn de kenmerken van<br />
<strong>het</strong> leven. Deze twee kenmerken spelen zich<br />
onder andere af op cellulair niveau, dus in<br />
een lichaamscel zelf. De celcyclus van de<br />
mens bestaat uit groei, DNA replicatie en<br />
celdeling (fig. 3). In deze drie fasen groeit een<br />
nieuw gevormde cel en ontwikkelt zich tot<br />
een volwassen lichaamscel. Als een nieuw<br />
gevormde cel genoeg voedingsstoffen heeft<br />
verkregen en genoeg gegroeid is, kan deze<br />
zich gaan delen, indien hij een stimulerend<br />
signaal van zijn omgeving ontvangt. Sommige<br />
type cellen zijn constant in deling, zoals<br />
huidcellen en darmwandcellen. Andere<br />
cellen, zoals zenuwcellen en spiercellen,<br />
delen na hun vorming nooit meer.<br />
De celcyclus bestaat uit 2 fasen: de interfase<br />
en de celdeling.<br />
Figuur 3: De celcyclus<br />
De meeste cellen bevinden zich <strong>het</strong> grootste deel van de tijd in de interfase, waarin ze zich<br />
voorbereiden op de celdeling. Gedurende deze fase verkrijgen ze voedingsstoffen, groeien ze en<br />
verdubbelen ze hun chromosomen.<br />
De interfase zelf is opgedeeld in drie subfasen: G 1 , S , G 2 .<br />
Een nieuw gevormde cel begint in de G 1 fase, waarin hij voedingsstoffen verzamelt die nodig zijn voor<br />
de celdeling en hij wacht op externe signalen die hem aan kunnen zetten tot de celdeling. Als dit<br />
signaal gegeven wordt, komt de cel terecht in de S fase, waarin hij zijn DNA kopieert. Daarna gaat hij<br />
naar de G 2 fase waarin hij verder groeit tot de celdeling gaat beginnen.<br />
Als er echter een negatief signaal wordt gegeven gedurende de G 1 fase, verlaat de cel de celcyclus en<br />
komt hij in de G 0 fase. Cellen in deze fase zijn actief en groeien, maar ze verdubbelen hun DNA niet<br />
en delen dus ook nooit. In deze fase gaan cellen differentiëren, een proces waarbij<br />
ongespecialiseerde cellen zich specialiseren voor een bepaalde functie. Ze kunnen bijvoorbeeld<br />
differentiëren in spiercellen of zenuwcellen. De meeste gedifferentieerde cellen blijven hun hele<br />
leven in de G 0 fase. Onder bepaalde omstandigheden kan een cel echter ook terugkeren tot de G 1<br />
fase en toch weer gaan delen.<br />
Na de G 2 fase begint een cel aan de celdeling. Er zijn twee typen celdeling te onderscheiden: mitose<br />
en meiose.<br />
Bij mitose verdubbelt een cel zich tot twee identieke dochtercellen. De mitotische celdeling bestaat<br />
uit een deling van de kern, genaamd mitose, en een deling van <strong>het</strong> cytoplasma, genaamd cytokinese.<br />
Mitose zorgt ervoor dat elke dochtercel een exacte kopie krijgt van de chromosomen van de<br />
moedercel. Hierdoor zijn de dochtercellen genetisch identiek aan elkaar en aan de moedercel<br />
waaruit ze zijn ontstaan. Mitose maakt <strong>het</strong> mogelijk dat na differentiatie van de dochtercellen uit een<br />
spermacel en een eicel een complete baby kan groeien. Verder kan een organisme zijn weefsels<br />
behouden en vernieuwen door middel van mitose, doordat cellen zich delen en elkaar hierdoor<br />
kunnen vervangen. Zonder dit type celdeling zou <strong>het</strong> lichaam niet in staat zijn te overleven.<br />
6
Mitose bestaat uit verschillende subfases: profase, metafase, anafase en telofase (fig. 3). Gedurende<br />
deze fasen gaan de chromosomen paarsgewijs uit elkaar en worden ze verdeeld over twee<br />
dochtercellen.<br />
Meiose is noodzakelijk voor seksuele reproductie en<br />
gebeurt in de delen van <strong>het</strong> reproductiesysteem. De<br />
meiotische celdeling bestaat uit een kerndeling, genaamd<br />
meiose, en twee rondes van cytokinese. Hierbij worden vier<br />
dochtercellen geproduceerd, die gameten worden<br />
genoemd. Dit zijn geslachtscellen, die de helft van <strong>het</strong><br />
genetisch materiaal van de ouder dragen. Ze hebben dus 23<br />
chromosomen en worden haploïde genoemd. De cellen die<br />
voortkomen uit een meiotische celdeling zijn dus niet<br />
genetisch identiek aan elkaar. Pas als twee geslachtscellen<br />
bij elkaar komen en fuseren, ontstaat een diploïde cel, met<br />
46 chromosomen, die zich volgens mitose verder kan delen<br />
(fig. 4).<br />
Hoe <strong>het</strong> DNA zich verdubbelt in de S fase, wordt behandeld<br />
in de volgende paragraaf.<br />
Figuur 4: Na de samensmelting van een<br />
eicel en een spermacel volgt mitose<br />
7
1.3 Het repliceren van DNA<br />
Voordat een cel kan delen, moet eerst zijn DNA gekopieerd worden. Dit proces wordt DNA-replicatie<br />
genoemd en vindt plaats tijdens de interfase van elke celcyclus. In dit hoofdstuk zal uitgelegd worden<br />
hoe <strong>het</strong> DNA wordt gerepliceerd.<br />
Zoals besproken in de paragraaf De structuur van DNA bestaat een DNA molecuul uit twee strengen<br />
nucleotiden die samen een dubbele helix vormen. De deoxyribose suikermoleculen, die onderdeel<br />
zijn van de nucleotiden, kunnen twee verschillende eindes hebben: een 3’ einde of een 5’ einde. Een<br />
3’ einde houdt in dat <strong>het</strong> suikermolecuul een vrije hydroxide (OH) groep als eind heeft, en een 5’<br />
einde wil zeggen dat <strong>het</strong> suikermolecuul een fosfaatgroep als eind heeft. Deze cijfers worden<br />
gebruikt om de richting van DNA-replicatie aan te duiden.<br />
Bij de replicatie van DNA kunnen drie fasen worden onderscheiden:<br />
1. De twee nucleotide strengen worden uit elkaar gehaald<br />
Replicatie begint op heel specifieke plekken die origins worden genoemd. Een origin bestaat<br />
uit een aantal basen met een speciale code. Deze basen zijn een herkenningsteken voor<br />
initiatoreiwitten die zich vast zetten in de dubbele helix, en vervolgens een kleine opening<br />
maken. Deze opening wordt gevonden door <strong>het</strong> enzym helicase dat de dubbele helix verder<br />
openmaakt en de twee DNA strengen uit elkaar haalt. Hierbij verbreekt <strong>het</strong> enzym de<br />
waterstofbruggen die zich gevormd hebben tussen de nucleotiden van de twee strengen.<br />
Uiteindelijk vormt zich een replicatie bubbel met twee replicatievorken aan de uiteindes<br />
(fig.5 ab).<br />
Figuur 5: DNA replicatie.<br />
(a)Helicase opent de dubbele helix en vormt replicatie bubbels. (b)Een replicatie bubbel bestaat uit twee<br />
replicatievorken met daartussen uitgewonden DNA strengen.<br />
2. DNA polymerase maakt nieuwe DNA strengen<br />
Voordat de replicatie daadwerkelijk kan beginnen, moeten er primers bij de replicatievorken<br />
worden geplaatst. Dit is de taak van <strong>het</strong> enzym primase (fig. 6a). Primers bestaan uit RNA en<br />
zijn tien tot twaalf nucleotiden lang. Ze zijn complementair aan de basen van de kale DNA<br />
strengen waardoor ze aan de strengen kunnen binden. De primers zijn <strong>het</strong> startpunt van <strong>het</strong><br />
enzym DNA-polymerase. Dit enzym bindt zich aan de primer, en verplaatst zich vervolgens<br />
over de enkele DNA strengen van 3’ naar 5’(fig. 5b). Terwijl <strong>het</strong> zich voortbeweegt, bindt <strong>het</strong><br />
8
enzym vrije nucleotiden aan een kale DNA streng, zodat er nieuwe complementaire<br />
basenparen worden gevormd. Langs één van de enkele DNA strengen kan DNA-polymerase<br />
zich continu voortbewegen, de leidende streng, langs de ander discontinu, de volgende<br />
streng.<br />
Losse stukken DNA worden aan elkaar gemaakt door DNA ligase<br />
Nadat er vele nieuwe basenparen zijn gevormd en DNA-polymerase zijn taak heeft vervuld,<br />
begint de laatste fase van replicatie. Een andere vorm van <strong>het</strong> enzym DNA-polymerase<br />
verplaatst zich langs de DNA strengen om de RNA-primers uit <strong>het</strong> DNA te knippen en te<br />
vervangen door DNA. Hierbij ontstaan kleine gaten tussen de stukken DNA die Okazakifragmenten<br />
worden genoemd (fig. 6b). Het enzym Ligase voltooit de replicatie door deze<br />
gaten te dichten. Uiteindelijk zijn zo twee DNA moleculen ontstaan, elk met één streng van<br />
<strong>het</strong> oorspronkelijk DNA molecuul. Vandaar dat men spreekt van semiconservatieve<br />
replicatie.<br />
Figuur 6<br />
(a)Het enzym primase plaatst RNA-primers op <strong>het</strong> DNA die als startstrengen voor replicatie dienen. (b) DNA-polymerase beweegt<br />
van 3’ naar 5’ waardoor DNA-replicatie van 5’ naar 3’ verloopt. Nadat de primers vervangen zijn door DNA ontstaan losse stukjes<br />
DNA die Okazaki-fragmenten worden genoemd.<br />
9
II De betekenis van celveroudering<br />
2.1 Het proces van celveroudering<br />
Men kan er lang of kort over zijn: iedereen wordt oud, en aan ieder leven komt een eind. Vanaf <strong>het</strong><br />
40 ste levensjaar begint <strong>het</strong> lichaam merkbaar af te takelen: rimpels ontstaan, de soepelheid gaat<br />
achteruit, de werking van de hersenen neemt af en de kans op ziekten neemt toe. Ouder worden<br />
gebeurt op verschillende niveaus: van organismaal niveau tot celniveau.<br />
Celveroudering kan meerdere oorzaken hebben. Eén van de meest voorkomende oorzaken is <strong>het</strong> in<br />
aanraking komen met stressoren. Dit kunnen invloeden van buitenaf zijn, zoals UV-straling van de<br />
zon en chemische stoffen. Ook kunnen <strong>het</strong> lichaamseigen stoffen zijn, zoals bepaalde hormonen en<br />
waarschuwingsstoffen van <strong>het</strong> immuunsysteem, de zogenaamde cytokines. Stressoren kunnen een<br />
cel beschadigen, wat bijdraagt aan <strong>het</strong> verouderingsproces.<br />
Daarnaast is sprake van celveroudering wanneer een cel zijn vermogen om te delen heeft verloren.<br />
Dit is gemiddeld na 50 celdelingen. Het maximum aantal keer dat een cel in vitro kan delen, wordt de<br />
Hayflick limiet 3 genoemd. De wetenschapper Leonard Hayflick ontdekte in 1961 dat een populatie<br />
van foetuscellen in <strong>het</strong> lab in een celcultuur tussen de 40 en 60 keer delen. Daarna stopten de cellen<br />
met delen. Later werd deze limiet de Hayflick limiet genoemd. Tegenwoordig weten we dat deze<br />
limiet in relatie staat met de telomeerlengte.<br />
Bovenstaande situaties hebben beide DNA-schade tot gevolg, die de volgende reacties teweeg kan<br />
brengen in cellen:<br />
1. De cel kan zodanig gerepareerd worden door enzymen, dat hij weer kan terugkeren tot de<br />
celcyclus.<br />
2. Door mutaties in <strong>het</strong> DNA kan een cel ongecontroleerd gaan delen waardoor kankercellen<br />
kunnen ontstaan.<br />
3. Het DNA van de cel kan zodanig beschadigd zijn dat hij niet langer in staat is zichzelf te delen.<br />
De cel wordt dan gedwongen tot zelfvernietiging. Dit proces wordt ook wel apoptose<br />
genoemd. Dit mechanisme is bedoeld om de cel te beschermen. Zonder zichzelf te<br />
vernietigen zouden er mutaties in <strong>het</strong> DNA kunnen ontstaan, die kwaadaardig zijn.<br />
4. De cel kan in senescence komen. Dit is een status waarin de cel zodanig beschadigd is, dat hij<br />
ter bescherming van <strong>het</strong> lichaam stopt met delen. De cel gaat als <strong>het</strong> ware op slot, maar kan<br />
nog wel functioneren.<br />
Tot nu toe is <strong>het</strong> nog niet bekend wanneer een cel in senescence of in apoptose komt. Dit kan<br />
afhangen van <strong>het</strong> celtype, de hoeveelheid en de aard van de schade of stress.<br />
De gevolgen van de laatste twee reacties dragen bij aan ouderdom. Apoptose gebeurt dagelijks in <strong>het</strong><br />
menselijk lichaam zonder dat we er iets van hoeven te merken. Nadat een cel zichzelf vernietigd<br />
heeft wordt zijn plaats immers ingenomen door een nieuwe cel. Zolang er dus een continu<br />
vervanging van cellen mogelijk is in <strong>het</strong> lichaam, is er niets aan de hand. Maar wanneer <strong>het</strong> lichaam<br />
ouder wordt, kunnen cellen steeds minder goed vervangen worden en is <strong>het</strong> percentage senescente<br />
cellen hogeren. Hierdoor vallen veel cellen weg en neemt de functionering van organen geleidelijk af.<br />
Slecht functionerende organen gaan gepaard met veroudering en hebben vaak ziekte en eventueel<br />
de dood als gevolg.<br />
3 Hayflick, L. The limited in vitro lifetime of human diploid cell strains. Exp. Cell Res. 37, 614-636 (1965)<br />
10
In <strong>het</strong> vervolg van dit werkstuk zullen we ons vooral richten op één van de oorzaken van<br />
celveroudering, namelijk <strong>het</strong> bereiken van de Hayflick limiet. Hierbij zijn telomeren van grote<br />
betekenis.<br />
11
2.2 De rol van telomeren bij celveroudering<br />
In de jaren zeventig stortte Elizabeth Blackburn, een Amerikaanse microbioloog, zich volledig op een<br />
studie met eencellige wimperdiertjes. Tijdens deze studie deed ze een enorme ontdekking: aan de<br />
uiteindes van chromosomen bleken zich herhalende stukken DNA te bevinden. Deze werden<br />
telomeren genoemd. Volgens <strong>het</strong> Nobelprijscomité heeft deze ontdekking een nieuwe dimensie<br />
toegevoegd aan ons begrip van de cel. Dit was reden genoeg om de Nobelprijs voor de Fysiologie of<br />
Geneeskunde in 2009 uit te reiken aan<br />
Elizabeth Blackburn, koningin van de<br />
telomeren.<br />
Telomeren (<strong>het</strong> Griekse telos = ver en meros =<br />
deel) zijn de uiteindes van chromosomen (fig.<br />
7). Ze zijn opgebouwd uit repeterende DNAfragmenten<br />
met de specifieke<br />
nucleotidereeks: TTAGGG. Samen met<br />
essentiële eiwitten vormen de DNAfragmenten<br />
een T-loop structuur (fig. 8). Deze<br />
eiwitten vormen samen <strong>het</strong> shelterine of<br />
telosoom. Het uiteinde van een telomeer is<br />
enkelstrengs en de lengte hiervan, samen met<br />
de kwaliteit van de eiwitten, bepaalt de<br />
stabiliteit van de T-loop.<br />
Figuur 7: Telomeren bevinden zich aan de uiteindes van<br />
chromosomen.<br />
Telomeren hebben een aantal belangrijke<br />
taken binnen een cel. Allereerst beschermen<br />
ze <strong>het</strong> chromosoom bij deling tegen<br />
afbrokkeling en uiteenvallen. Daarnaast<br />
voorkomt de T-loop dat de<br />
chromosoomuiteindes herkend worden als<br />
dubbelstrengs-DNA-breuken die schadelijke<br />
gevolgen zouden hebben voor <strong>het</strong> DNA. Ook<br />
verhinderen telomeren <strong>het</strong> samensmelten van<br />
chromosoomuiteindes. De lengte van<br />
telomeren kan onderling verschillen, maar<br />
gemiddeld is een telomeer 10 tot 15 kilobasen<br />
lang. Een aantal factoren bepaald de lengte<br />
Figuur 8: T-loop structuur. Een telomeer heeft een T-<br />
loop structuur met een enkelstrengs uiteinde. De<br />
eiwitten die essentieel zijn voor de T-loop structuur<br />
vormen samen een shelterine die zich aan <strong>het</strong> telomeer<br />
bindt.<br />
van onze chromosoomuiteindes. Ten eerste is de telomeerlengte bij geboorte voor meer dan 80%<br />
bepaald door de telomeerlengte van de ouders 4 en de leeftijd van de vader 5,6 . Opvallend hierbij is dat<br />
hoe ouder de vader bij de verwekking van <strong>het</strong> kind is, hoe langer de telomeerlengte van <strong>het</strong> kind bij<br />
geboorte zal zijn. Daarnaast kan de telomeerlengte beschouwd worden als een marker voor<br />
biologische veroudering. Cellulaire processen als celdeling en oxidatieve stress, zoals roken, leiden<br />
namelijk tot telomeerverkorting. Een belangrijke factor in dit proces is <strong>het</strong> eind-replicatie-probleem.<br />
4 Njajou OT, Cawthon RM, Damcott CM, Wu SH, Ott S, Garant MJ, et al. Telomere length is paternally inherited<br />
and is associated with paternel lifespan. Proc Natl Acad Sci USA. 2007:104:12135-9<br />
5 De Meyer T, Rietzschel ER, de Buyzere ML, de Bacquer D, van Criekinge W, de Backer GG, et al. Paterna lage at<br />
birth is an important determinant of offspring telomere length. Hum Mol Genet. 2007;16:3097-102<br />
6 J. Huzen, D.J van Veldhuizen, W.H.van Gilst en P.van der Harst. Telomeren en biologische veroudering bij harten<br />
vaatziekten. Ned Tijdschr Geneeskd. 2008;152:1265-70<br />
12
2.3 Het eind-replicatie-probleem<br />
De structuur van DNA is zo opgebouwd<br />
dat de twee DNA-strengen antiparallel aan<br />
elkaar liggen: de ene streng eindigt met<br />
een fosfaatgroep, 5’, de andere streng met<br />
de suikergroep, 3’ (fig. 9).<br />
Zoals besproken in de paragraaf DNAreplicatie<br />
wordt <strong>het</strong> DNA gekopieerd,<br />
waarbij de leidende streng continu wordt<br />
afgelezen en de volgende streng in<br />
fragmenten, oftewel discontinu. Bij <strong>het</strong><br />
kopiëren wordt gebruik gemaakt van RNAprimers,<br />
die later door <strong>het</strong> enzym DNA<br />
polymerase worden vervangen door DNA.<br />
Maar niet alle primers kunnen<br />
daadwerkelijk worden vervangen. De<br />
primers tussen twee stukken DNA wel,<br />
maar de primers aan <strong>het</strong> begin van <strong>het</strong><br />
nieuw gekopieerde DNA niet. Dit is zo,<br />
omdat DNA polymerase aan beide zijden<br />
DNA moet hebben om zich vast te kunnen<br />
hechten en om de primer te vervangen<br />
met DNA. Aan <strong>het</strong> eind van een DNAstreng<br />
ontstaat hierdoor dus een gat (fig.<br />
10).<br />
Figuur 9: De structuur van DNA. De linkerstreng eindigt met<br />
een suikergroep, deze kant wordt 3’ genoemd. De<br />
rechterstreng eindigt met een fosfaatgroep, deze streng<br />
wordt 5’ genoemd.<br />
Bij elke DNA-replicatie gaan er dus steeds<br />
delen van <strong>het</strong> DNA verloren. Dit probleem<br />
wordt <strong>het</strong> eind-replicatie-probleem<br />
genoemd. Het zou heel erg zijn als er bij<br />
elke celdeling stukken DNA verloren<br />
zouden gaan die coderen voor belangrijke<br />
eiwitten. Hier heeft <strong>het</strong> lichaam iets op<br />
gevonden. Aan <strong>het</strong> einde van <strong>het</strong><br />
chromosoom zitten telomeren, die bestaan<br />
uit een reeks van nucleotiden met de<br />
basen TTAGGG. Deze stukken DNA coderen<br />
niet voor eiwitten, dit wordt ook wel junk-<br />
DNA genoemd. Omdat deze basen nergens<br />
voor coderen, is <strong>het</strong> dus ook niet erg dat<br />
juist deze stukken verloren gaan.<br />
Figuur 10: Bij DNA replicatie ontstaan er gaten. doordat<br />
RNA-primers aan <strong>het</strong> begin van de streng niet vervangen<br />
kunnen worden door DNA.<br />
Telomeren zijn een soort van opofferingsmateriaal, dat voorkomt dat er coderend DNA verloren<br />
gaat.<br />
Na meerdere aantallen celdelingen raken de telomeren echter op. Wanneer de cel verder zou blijven<br />
delen, zou <strong>het</strong> DNA beschadigd kunnen raken. Als gevolg hiervan zouden er mutaties en kankercellen<br />
13
kunnen ontstaan. Het is dus belangrijk dat een cel stopt met delen, om zo zichzelf en <strong>het</strong> lichaam te<br />
beschermen. Dit doet een cel door op slot te gaan, en de status van senescence te bereiken.<br />
Wanneer de telomeren dus te kort zijn geworden, is de Hayflick-limiet bereikt en stopt een cel met<br />
delen.<br />
14
III Celveroudering tegen gaan met behulp van <strong>het</strong><br />
enzym telomerase<br />
3.1 De werking van <strong>het</strong> enzym telomerase<br />
Sommige cellen in <strong>het</strong> lichaam hebben een oplossing gevonden voor <strong>het</strong> eind-replicatie-probleem in<br />
de vorm van <strong>het</strong> enzym telomerase. Dit enzym werd ook ontdekt door Elizabeth Blackburn in 1985.<br />
Tijdens haar onderzoek ontdekte ze dat telomeren niet alleen langzaam steeds korter worden tot ze<br />
de Hayflick limiet bereiken en stoppen met delen, maar dat telomeren zich ook kunnen<br />
vermenigvuldigen. Een enzym bleek verantwoordelijk te zijn voor de verlenging van telomeren, en ze<br />
gaven <strong>het</strong> de naam: telomeer terminaal transferase. Al snel veranderde deze lange naam in<br />
telomerase. Sinds deze ontdekking van Blackburns onderzoeksgroep werden wereldwijd veel studies<br />
opgezet met betrekking tot telomeren en telomerase. Dit heeft veel nieuwe kennis en inzicht als<br />
resultaat gehad, hoewel nog veel vragen onbeantwoord zijn.<br />
Allereerst de bouw van telomerase. Het enzym bestaat uit twee hoofdcomponenten die noodzakelijk<br />
zijn voor de functies van <strong>het</strong> enzym. Het eerste component wordt ook wel hTERT genoemd. Deze<br />
afkorting staat voor humaan telomerase reverse transcriptase. Dit deel van <strong>het</strong> enzym katalyseert de<br />
productie van een TTAGGG reeks. Het andere component is de mal voor deze productie. Dit deel<br />
wordt ook wel hTERC genoemd, wat staat voor humaan telomerase RNA component. Deze<br />
component bestaat uit RNA met de volgorde: AAUCCC. Dit is geen willekeurige code, want AAUCCC is<br />
complementair aan TTAGGG. Het belang hiervan zal later duidelijk worden. Naast de twee<br />
hoofdcomponenten bestaat telomerase uit nog enkele andere eiwitten, waaronder Dyskerine (fig.<br />
11). Een cel kan alleen de eiwitten, waaruit telomerase bestaat, maken als <strong>het</strong> DNA genen bevat die<br />
hiervoor coderen. Het DNA van de mens, dat aanwezig is in elke lichaamscel, bevat de genen die<br />
coderen voor hTERC, hTERT en de andere eiwitten die samen telomerase vormen. Toch zijn er maar<br />
enkele celtypes in <strong>het</strong> lichaam die telomerase produceren. Dit kan verklaard worden door <strong>het</strong> feit dat<br />
de expressie van <strong>het</strong> gen voor hTERT in veel gezonde lichaamscellen onderdrukt wordt. Alleen in<br />
stamcellen en geslachtscellen is telomerase actief.<br />
Per celdeling verliest een cel steeds vijftig tot tweehonderd nucleotiden. Deze kunnen echter op<br />
willekeurige momenten weer aangevuld worden door telomerase. Het enzym plaatst zich op de plek<br />
waar de nucleotiden zijn verdwenen. Het hTERC deel katalyseert de synthese van een nieuwe<br />
TTAGGG reeks zodat er vrije nucleotiden aan de RNA-basen van <strong>het</strong> hTERC deel kunnen binden. Op<br />
deze manier ontstaat een TTAGGG reeks die aan <strong>het</strong> telomeer geplakt wordt (fig. 11). Vervolgens<br />
verplaatst <strong>het</strong> enzym zich en produceert <strong>het</strong> een nieuwe reeks TTAGGG die aan <strong>het</strong> telomeer geplakt<br />
kan worden. Zo verlengt telomerase, met een omgekeerde transcriptie (van RNA naar DNA), de<br />
verkorte telomeren. Hierdoor behouden de telomeren hun lengte, kan de cel de Hayflick-limiet<br />
ontwijken en zich blijven delen.<br />
Figuur 11: Telomerase. Het enzym telomerase bestaat uit eiwitten, waaronder: hTERT, hTERC en dyskerine. Het RNA<br />
deel vormt basenparen met een nieuw gevormd TTAGGG deel dat de telomeer verlengd.<br />
15
3.2 De mogelijkheden van <strong>het</strong> enzym telomerase in de strijd tegen veroudering<br />
Het enzym telomerase: wellicht een ware doorbraak in de strijd tegen veroudering.<br />
Naarmate men ouder wordt neemt <strong>het</strong> aantal senescente cellen toe, en daarmee niet alleen de<br />
aftakeling van cellen, maar ook van <strong>het</strong> lichaam. De aftakelende en stervende cellen in<br />
orgaanweefsels verslechteren <strong>het</strong> functioneren van organen, met kwalen en ziektes als gevolg.<br />
Hoewel <strong>het</strong> voorafgaande misschien verondersteld dat we de aftakeling van ons lichaam machteloos<br />
moeten accepteren, is er toch een potentieel middel om celveroudering tegen te gaan: telomerase.<br />
Theoretisch gezien kan telomerase de levensduur van cellen verlengen. Dit is bewezen onder<br />
kunstmatige omstandigheden (in vitro) 7 . Of telomerase ook in <strong>het</strong> menselijk lichaam (in vivo) voor<br />
een langere levensduur van lichaamscellen kan zorgen, is nog onbekend. Hypot<strong>het</strong>isch gezien zou<br />
telomerase een preventieve behandeling voor veroudering kunnen zijn. Als <strong>het</strong> enzym op jonge<br />
leeftijd zou worden ingebracht, zou <strong>het</strong> kunnen voorkomen dat cellen de staat van senescence<br />
bereiken, door telomeervekorting te voorkomen. Op deze manier zullen organen niet aftakelen en<br />
kunnen orgaanfuncties langer behouden blijven. Zo worden ziektes uitgesteld, kan met langer<br />
gezond blijven en indirect langer leven. Bij oudere mensen heeft een behandeling met telomerase<br />
geen effect. Een groot deel van hun cellen bevindt zich immers al in senescence, een onomkeerbaar<br />
proces. Op dat moment kan er, met behulp van telomerase, dus niets meer aan de aftakeling van <strong>het</strong><br />
lichaam worden gedaan.<br />
Maar hoe mooi de mogelijkheid van telomerase ook klinkt, <strong>het</strong> enzym heeft een groot nadeel<br />
waarmee men absoluut rekening moet houden: kankervorming. In kankercellen is een grote activiteit<br />
van telomerase meetbaar. Als men in gezonde lichaamscellen telomerase zou spuiten, zou er, naast<br />
verlenging van de telomeren, een grote kans bestaan dat de gezonde cellen uitgroeien tot<br />
oncontroleerbare kankercellen. Een ander nadeel van de behandeling met telomerase is <strong>het</strong> feit dat<br />
<strong>het</strong> enzym, voor <strong>het</strong> ultieme resultaat, alle kleine lichaamscellen zou moeten binnendringen. Hoe kan<br />
men dit verwezenlijken? Daarnaast is <strong>het</strong> onbekend hoelang <strong>het</strong> enzym actief blijft in de cellen. Moet<br />
<strong>het</strong> geregeld opnieuw worden ingebracht in <strong>het</strong> lichaam? Een oplossing hiervoor zou kunnen zijn om<br />
iets te veranderen in <strong>het</strong> DNA van de lichaamscellen 8 , waardoor ze zelf telomerase zouden kunnen<br />
produceren. Maar dan is de kans dat deze cellen uitgroeien tot kankercellen nog steeds erg groot.<br />
Over de strijd tegen ouderdom en de manier waarop, bestaan veel uiteenlopende meningen. In <strong>het</strong><br />
volgende hoofdstuk geven we een overzicht van de meningen van deskundigen op verschillende<br />
vakgebieden over een levensverlengend middel, gebaseerd op de werking van telomerase.<br />
7 Daniels, D.J., Clothier C., Swan D.C., Saretzki G.. Immediate and gradual gene expression changes in<br />
telomerase over-expressing fibroblasts. Elsevier. 2010 May 14; 19:228-41<br />
8 Böker W., Yin Z., Drosse I., Haasters F., Rossmann O., Wierer M., Popov C., Locher M., Mutschler W., Docheva<br />
D., Schieker M.. Introducing a single-cell-derived human mesenchymal stem cell line epressing hTERT after<br />
lentiviral gene transfer. J Cell Mol Med. 2009 jun; 13(6):1186-7.<br />
16
IV Een ethische en maatschappelijke kwestie<br />
Als er daadwerkelijk producten met <strong>het</strong> enzym telomerase op de markt komen die celveroudering<br />
tegen kunnen gaan, dan laait er hoe dan ook een hevige discussie op over de vraag of men de<br />
aftakeling van <strong>het</strong> lichaam niet gewoon moet accepteren. Uit de enorme hype voor ‘anti-aging’<br />
producten valt op te maken dat er onder de bevolking al heel veel belangstelling is naar <strong>het</strong> uitstellen<br />
van ouder worden. Maar is dit - ethisch en maatschappelijk gezien - wel zo wenselijk?<br />
In dit hoofdstuk zullen verschillende invalshoeken aan bod komen.<br />
Rob van Hattum(1955) houdt zich al zo’n 30 jaar bezig met <strong>het</strong> maken van<br />
radio- en televisieprogramma’s over wetenschap en technologie. Naast<br />
inhoudelijk directeur van Nemo en presentator van de Nationale<br />
Wetenschapsquiz staat hij vooral bekend om zijn spraakmakende<br />
documentaires. In 2005 verscheen zijn documentaire ‘Eeuwig leven’, waarin<br />
hij de mogelijkheden om celveroudering tegen te gaan onderzoekt.<br />
Om de mening van Van Hattum te kunnen weergeven, hebben we gebruik gemaakt van een<br />
interview op de website van Tegenlicht. In zijn documentaire Eeuwig Leven is Van Hattum op zoek is<br />
gegaan naar de hedendaagse mogelijkheden om iets tegen veroudering te doen. Hij ging op zoek<br />
naar medicijnen en behandelingen die écht werken. Hij wilde onderzoeken of ouderdom een ziekte is<br />
die bestreden kan worden en vond een miljardenindustrie die stelde van wel. Net als bij plastische<br />
chirurgie is <strong>het</strong> volgens de documentairemaker zeer waarschijnlijk dat de Amerikaanse strijd tegen de<br />
veroudering naar Nederland zal overwaaien. Wel zal eerst de sceptische houding in Nederland<br />
moeten verdwijnen, wat waarschijnlijk tijd nodig heeft. Van Hattum: “Er is hier nog steeds een<br />
vooringenomen negatieve houding wanneer over ‘anti-aging’ wordt gesproken. Pas als iets 100 %<br />
bewezen is, gaat men hier overstag.”<br />
Van Hattum’s zoektocht is een vrij persoonlijk verhaal. “Ik ben nu bijna vijftig en vraag me af waarom<br />
ik de achteruitgang van mijn lichaam zomaar moet accepteren”. Hij behoort tot de generatie van<br />
babyboomers, een generatie die vroeger op de barricades stond om te strijden voor de idealen uit de<br />
jaren zestig en zich vandaag de dag met dezelfde vastberadenheid niet uit <strong>het</strong> rode pluche laat slaan.<br />
Deze generatie zal ook niet zomaar genoegen nemen met de aftakeling van <strong>het</strong> lichaam of een oude<br />
dag achter de geraniums.<br />
Van Hattum zegt dat hij zelf door <strong>het</strong> maken van zijn documentaire minder sceptisch over ‘anti-aging’<br />
en ‘life-extension’ is geworden, maar hij weet niet of hij alle mogelijkheden die voorhanden zijn zou<br />
willen gebruiken. Zo is hij ervan overtuigd dat je door minder calorieën te eten langer leeft, maar of<br />
<strong>het</strong> leuk is om de rest van je leven honger te lijden, is een andere vraag. Ook zou hij best een<br />
hormonenkuur willen proberen, maar dat is onbetaalbaar. Wel is Van Hattum tijdens <strong>het</strong> maken van<br />
de documentaire gestopt met roken. “Dat is wel <strong>het</strong> eerste dat je moet doen als je langer wilt blijven<br />
leven”, aldus de documentairemaker.<br />
In Van Hattum’s documentaire wordt verwezen naar de biomedisch-gerontoloog en<br />
‘de onsterfelijkheids visionair’ Aubrey de Grey (1963). Hij is Chief Scientific Officer<br />
van de SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence )Foundation. Aubrey<br />
de Grey beargumenteert dat veroudering slechts een ziekte is – een voorkombare<br />
en geneesbare ziekte.<br />
In een interview in de Guardian (1-8-2010) vraagt Aubrey de Grey zich af wat er mis<br />
is met oud worden. De Grey accepteert niet dat mensen ziek worden en aftakelen.<br />
De organisatie SENS doet onderzoek naar de zeven verschillende processen van<br />
17
veroudering, waarvan senescence er één is. Zij gaan er van uit dat deze zeven simpele mechanismen<br />
allemaal voorkomen kunnen worden. Hij gelooft erin dat <strong>het</strong> binnenkort mogelijk is dat mensen van<br />
negentig jaar in dezelfde fysieke staat zijn als mensen van dertig jaar.<br />
Op de vraag of onze planeet zoveel oude mensen kan herbergen, geeft hij als antwoord dat onze<br />
soort in staat is om populatiegroei te beïnvloeden en een balans te vinden tussen geboorte- en<br />
sterftecijfers. Wat voor hem belangrijker is, is dat mensen de beste gezondheidszorg krijgen die<br />
mogelijk is.<br />
Prof. dr. J.P. Mackenbach (1953) studeerde Geneeskunde aan de Erasmus<br />
Universiteit in Rotterdam. Sinds 2001 is hij werkzaam als hoogleraar<br />
Maatschappelijke Gezondheidszorg aan de universiteit en is hij ook epidemioloog.<br />
Hij is benoemd tot lid van de Koninklijke Nederlandse Akademie van<br />
Wetenschappen. Hij heeft meer dan 400 wetenschappelijke artikelen geschreven<br />
en is de schrijver van <strong>het</strong> boek ‘Ziekte in Nederland’. Verder is hij lid van de Raad<br />
voor Volksgezondheid en Zorg. Op dit moment doet hij onderzoek naar de<br />
sociaaleconomische ongelijkheden in de gezondheid, met betrekking tot<br />
veroudering en sterfte.<br />
In ons interview (16-2-2011) met professor Mackenbach antwoordde hij op de vraag of de bevolking<br />
behoefte heeft om langer te leven:<br />
“Ik denk dat de bevolking zeker behoefte heeft om langer te kunnen leven. Dat blijkt uit alles wat we<br />
doen, zowel op collectief niveau (steeds maar onderzoek doen naar middelen om ziekten te<br />
bestrijden en de dood uit te stellen) als op individueel niveau (de meeste mensen zijn geneigd hun<br />
overlijdensrisico’s zo laag mogelijk te houden). Ik vermoed dat <strong>het</strong> verlangen om zo lang mogelijk te<br />
leven biologisch bij ons ingebakken zit, en ik beschouw <strong>het</strong> streven naar steeds langer leven als min<br />
of meer onuitroeibaar. Of <strong>het</strong> in moreel opzicht goed of fout is, weet ik niet. Ik kan er eigenlijk weinig<br />
ethische bezwaren tegen aanvoeren, behalve misschien dat wij mensen toch al een groot beslag op<br />
de aarde leggen. Langer leven betekent nog meer mensen, die nog meer andere diersoorten<br />
verdringen.”<br />
Verder zijn er de economische gevolgen van een mogelijke therapie voor levensverlenging. Professor<br />
Mackenbach: “De economische gevolgen zijn volkomen afhankelijk van (1) of een hogere<br />
levensverwachting samengaat met een hogere gezonde levensverwachting, en (2) de manier waarop<br />
we als samenleving met een hogere (gezonde) levensverwachting omgaan. Wanneer de toepassing<br />
van levensverlengende middelen leiden tot een langere levensduur zonder een navenant langere<br />
gezonde levensduur, en/of als we als samenleving afzien van grotere deelname van ouderen aan <strong>het</strong><br />
arbeidsproces, zullen de economische gevolgen vermoedelijk negatief zijn. Maar dat hoeft helemaal<br />
niet – ook de enorme stijging van de levensverwachting tijdens de twintigste eeuw heeft voor zover<br />
bekend niet tot negatieve economische gevolgen geleid. ” Hiermee kaart professor Mackenbach een<br />
probleem aan dat nu al actueel is, namelijk een vergrijzende bevolking.<br />
Volgens professor Mackenbach is de rol van ouderen in een samenleving moeilijk te waarderen,<br />
omdat ze economische gezien geen zogenaamde ‘marktwaarde’ hebben. Toch hebben veel ouderen,<br />
“ook na <strong>het</strong> beëindigen van hun werkzame leven, wel degelijk een gewaardeerde rol in de<br />
samenleving. Ze passen op hun kleinkinderen, doen allerlei soorten vrijwilligerswerk, zijn vaak<br />
koopkrachtige consumenten en zijn soms politiek nog actief.”<br />
Op de vraag of er geld moet worden geïnvesteerd in iets wat niet noodzakelijk is, antwoordde<br />
professor Mackenbach: “Het zou heel goed kunnen dat onderzoek naar levensverlenging leidt tot<br />
beter inzicht in verouderingsziekten, en dus tot betere behandelingen van ziekten die bij oudere<br />
18
mensen veel voorkomen. Dus zelfs als je levensverlenging niet noodzakelijk vindt, kan investeren in<br />
dit onderzoek nuttig zijn.”<br />
Een therapie zal voor veel controverse in de samenleving zorgen. Is zo’n therapie <strong>het</strong> wel waard?<br />
“De ervaring leert dat mensen na verloop van tijd wennen aan nieuwe ideeën. Lang geleden was<br />
vaccinatie ook bij grote delen van de bevolking, in <strong>het</strong> bijzonder bij godsdienstige mensen,<br />
omstreden. Inmiddels accepteert vrijwel iedereen <strong>het</strong> idee dat we op deze en andere manieren de<br />
natuur naar onze hand zetten. Zo zal <strong>het</strong> ook met eventuele levensverlengende middelen gaan,<br />
verwacht ik.”<br />
Volgens professor Mackenbach zaI een dergelijke therapie alleen beschikbaar zijn voor <strong>het</strong> rijke deel<br />
van de bevolking: “Ik denk niet dat puur levensverlengende middelen (dus middelen die alleen maar<br />
<strong>het</strong> leven verlengen, zonder dodelijke ziekten te bestrijden) in Nederland onderdeel zullen worden<br />
van <strong>het</strong> collectief gefinancierde verzekeringspakket. Dat pakket zal in de toekomst eerder kleiner dan<br />
groter worden, en steeds meer beperkt worden tot middelen die noodzakelijk zijn om ernstige<br />
ziekten te genezen. Dat betekent dat levensverlengende middelen door mensen zelf bekostigd zullen<br />
moeten worden. Als ze duur zijn, zullen ze dus alleen beschikbaar zijn voor mensen met een hoger<br />
inkomen.”<br />
19
V Het experiment<br />
De invloed van rotenon op gezonde en p16- fibroblasten<br />
Samenvatting<br />
Uit de bovenarm van drie patiënten werden 3-4 mm huidbiopten genomen. Twee patiënten waren<br />
volledig gezond, de derde had een afwijking op <strong>het</strong> P16 gen. Uit de biopten werden de fibroblasten,<br />
bindweefselcellen, geïsoleerd, behandeld en in kweekflessen gekweekt. Aan de helft van de<br />
fibroblasten werd vervolgens rotenon toegevoegd. Dit stofje zorgde ervoor dat <strong>het</strong> gehalte<br />
zuurstofradicalen toenam door de mitochondrieën van de cellen stil te leggen. Door <strong>het</strong> hoge gehalte<br />
zuurstofradicalen raakte <strong>het</strong> DNA van de fibroblasten beschadigd en belandde een deel van de<br />
bindweefselcellen in senescence. Om te bepalen hoe groot <strong>het</strong> aantal fibroblasten was dat<br />
daadwerkelijk tot senescence overging, werd gebruikt gemaakt van de SA-β-gal activiteit die alleen in<br />
senescente cellen aanwezig is. Door een specifiek kleuringsmengsel aan de fibroblasten toe te<br />
voegen, kleurden de cellen met SA-β-gal activiteit blauw. Op deze manier kon <strong>het</strong> percentage van<br />
senescente fibroblasten bepaald worden. De aanwezigheid van rotenon bleek voor een hoger<br />
percentage senescente cellen te zorgen, hoewel de stijging van dit percentage kleiner was bij de P16-<br />
patiënt in vergelijking tot een gezonde controlepatiënt. Deze resultaten bevestigen de hypothese dat<br />
rotenon <strong>het</strong> percentages senescente cellen verhoogt.<br />
Introductie<br />
De term senescence komt van <strong>het</strong> Latijnse woord senex dat oude man of hoge leeftijd betekent.<br />
Wanneer een cel de staat van senescence bereikt, zal hij blijven functioneren maar voorgoed<br />
stoppen met delen. Senescence heeft zowel een positieve als negatieve kant. Enerzijds verhindert<br />
<strong>het</strong> dat <strong>het</strong> DNA van een cel (verder) beschadigd. Anderzijds draagt senescence bij aan <strong>het</strong><br />
verouderingsproces.<br />
Senescente cellen bevatten een aantal belangrijke kenmerken. Allereerst zijn ze permanent gestopt<br />
met delen, hoewel ze metabolisch actief blijven. Naast <strong>het</strong> proces senescence, dat de groei van<br />
beschadigde cellen voorkomt, bestaat er ook apoptose, een proces waarbij beschadigde cellen<br />
geëlimineerd worden. Indien een cel zich in senescence bevindt, zal hij niet gevoelig zijn voor<br />
apoptotische signalen. Ten derde hebben senescente cellen een veranderde genexpressie. Deze<br />
veranderingen hebben vooral betrekking op celcyclus blokkers en activeerders waaronder p21 en<br />
p16. Ook onderdrukken senescente cellen de genen die coderen voor proteïnen die de voortgang van<br />
de celcyclus stimuleren. Ten slotte bevatten senescente cellen een hoge SA-β-gal (Senescence<br />
Associated-β- galactosidase) activiteit. Dit kenmerk speelt een belangrijke rol in dit experiment.<br />
Cellen belanden niet zomaar in senescence. Hier kunnen meerdere factoren de oorzaak van zijn:<br />
Telomeer-afhankelijk senescence. Hiervan is sprake als door celdeling de telomeren ernstig zijn<br />
verkort. De cel ziet ernstig verkorte telomeren als DNA schade met als gevolg een DDR (DNA-Damage<br />
Response). Deze reactie zorgt ervoor dat een cel stopt met delen en in senescence terecht komt 9 .<br />
Senescence door DNA beschadiging. DNA beschadiging kan, naast telomeerverkorting, nog vele<br />
andere oorzaken hebben, zoals chemotherapie en ROS. Hier komen we later in <strong>het</strong> experiment op<br />
terug. Als <strong>het</strong> DNA van een cel erg is beschadigd, zal deze in senescence belanden.<br />
9 Harley, C.B., Futcher, A.B., Greider, C.W.. Telomeres shorten during aging of human fibroblasts. Nature<br />
345,458-460. 1990<br />
20
Senescence door restructurering van chromatine. HDAi’s (Histone DeAcetylase inhibition) sporen de<br />
formatie van euchromatine, oftewel actieve genen, aan. Dit proces blijkt senescence te bevorderen,<br />
hoewel <strong>het</strong> mechanisme tot op heden onbegrepen is.<br />
Senescence door oncogenen. Oncogenen zijn gemuteerde versies van normale genen die gezonde<br />
cellen kunnen transformeren. Lichaamscellen reageren op de aanwezigheid van oncogenen door in<br />
senescence te gaan om zo de mogelijke schade te ontlopen.<br />
Senescence door stressoren. Met stressoren worden in dit geval bepaalde stoffen bedoeld die<br />
schadelijk zijn voor een cel. Een voorbeeld is een specifieke cytokine als interferon-β.<br />
Met <strong>het</strong> oog op de hoofdvraag van dit onderzoek zou een experiment waarbij telomeerlengte wordt<br />
gemeten of de werking van telomerase wordt aangetoond zeer geschikt zijn. Het is echter onmogelijk<br />
voor ons om een dergelijk experiment uit te voeren. Wat echter wel mogelijk is, is een experiment<br />
met betrekking tot <strong>het</strong> resultaat van telomeerverkorting: senescence.<br />
Senescence is in veel gevallen <strong>het</strong> gevolg van beschadiging van DNA. Deze beschadiging kan onder<br />
andere worden veroorzaakt door de verkorting van telomeren maar ook door de formatie van ROS<br />
(reactive oxygen species), ook wel zuurstofradicalen genoemd. Zuurstofradicalen kunnen we voor<br />
<strong>het</strong> experiment laten ontstaan door rotenon aan cellen toe te voegen. Deze stof zal de<br />
mitochondriën van de cellen stil leggen waardoor zuurstofradicalen vrijkomen. Bij dit experiment<br />
zullen we <strong>het</strong> DNA van cellen dus beschadigen door middel van ROS in plaats van<br />
telomeerverkorting, maar in beide gevallen is <strong>het</strong> resultaat senescence.<br />
De onderzoeksvraag die we met de resultaten van <strong>het</strong> experiment hopen te kunnen beantwoorden is<br />
als volgt: Welke invloed heeft rotenon op de <strong>het</strong> percentage senescente cellen? Wij verwachten dat<br />
bij de cellen waaraan rotenon is toegevoegd <strong>het</strong> percentages senescente cellen hoger is dan bij<br />
cellen waaraan de stof niet is toegevoegd. Rotenon veroorzaakt immers een groot gehalte<br />
zuurstofradicalen in de cellen dat ervoor zal zorgen dat <strong>het</strong> DNA beschadigt, en de cellen<br />
genoodzaakt zijn over te gaan tot senescence. Het percentage SA-β-gal positieve cellen zal dus groter<br />
zijn.<br />
Methode<br />
Het experiment is onder te verdelen in drie fasen:<br />
kweek, kleuring, telling.<br />
Het kweken:<br />
De fibroblasten (huidcellen) waarmee we <strong>het</strong><br />
onderzoek doen zijn uit drie verschillende<br />
patiënten verkregen. Twee van de patiënten<br />
hadden normale fibroblasten, de derde was p16<br />
negatief. p16 is een gen dat een extra bescherming<br />
geeft tegen <strong>het</strong> ontstaan van kankercellen door de<br />
celcyclus te remmen en cellen in senescence te<br />
laten belanden. Een patiënt zonder p16 zal<br />
hypot<strong>het</strong>isch gezien dus minder cellen in<br />
senescence hebben.<br />
Om met <strong>het</strong> experiment te kunnen beginnen<br />
hebben we eerst de fibroblasten overgeplaatst van<br />
celkweekflessen naar twee-kamer-objectglazen<br />
(fig. 12). Allereerst moesten de cellen hiervoor<br />
schoongemaakt worden. Het zout PBS werd gebruikt<br />
Figuur 12: Overplaatsing cellen.<br />
Met behulp van een pipet werden de cellen<br />
overgeplaatst van de reageerbuisjes naar de<br />
kamers.<br />
21
om <strong>het</strong> medium van de cellen te spoelen. Vervolgens moesten de cellen van de bodem loslaten door<br />
te trypsiniseren. Het enzym trypsine zorgt ervoor dat de cellen van <strong>het</strong> plastic loskomen en zich gaan<br />
vermenigvuldigen. De cellen moesten vervolgens 5 tot 10 minuten weken in de trypsine in de stoof<br />
op een temperatuur van 37°C. Onder de microscoop was na 10 minuten zichtbaar of de cellen zich<br />
voldoende hadden losgelaten van <strong>het</strong> objectglas. Toen ze inderdaad voldoende waren losgekomen,<br />
moest opnieuw medium worden toegevoegd om te voorkomen dat trypsine de cellen zou<br />
beschadigen. Met een pipet hebben we daarna de drie type fibroblasten tijdelijk overgeplaatst naar<br />
reageerbuisjes. Vooraf was bepaald dat de kamer die diende als controlegroep 4000 cellen moest<br />
bevatten en de kamer die later behandeld zou worden met rotenon 6000 cellen. Met een<br />
automatische cellen teller, de Scepter, hebben we de concentratie van de drie typen cellen in de<br />
reageerbuisjes bepaald. Vervolgens hebben we daarmee berekend hoeveel milliliter van de oplossing<br />
uit de reageerbuisjes in de kamers moest worden geplaatst.<br />
Type fibroblast Concentratie cellen<br />
reageerbuis (cellen per<br />
ml)<br />
Aantal toe te voegen ml<br />
in controlekamer<br />
Cl-21 2,991·10 5 0,01337 0,02006<br />
J959 1,447·10 5 0,02764 0,04147<br />
P16- 3,197·10 5 0,01251 0,01877<br />
Tabel 1: Berekeningen celconcentraties<br />
Aantal toe te voegen ml<br />
in rotenonkamer<br />
Het berekende aantal milliliters is samen met 2 ml<br />
medium toegevoegd aan de kamers. Nadat datum en<br />
typenummer op de objectglazen waren geschreven,<br />
konden ze voor vier uur de stoof in zodat de cellen zich<br />
vast konden hechten aan de bodem van de kamers (fig.<br />
13).<br />
Vier uur later waren de cellen vastgehecht aan de bodem<br />
en konden we steeds aan één van de kamers van elk van<br />
de drie objectglazen rotenon toevoegen. Rotenon wordt<br />
gebruikt als pesticide en valt de mitochondria van<br />
insecten aan. In menselijke cellen heeft rotenon ook<br />
schadelijke invloed op mitochondria, waarbij<br />
zuurstofradicalen ontstaan die ervoor zorgen dat een cel<br />
in senescence komt. Nadat 0,012 milliliter rotenon was<br />
toegevoegd, gingen de cellen 48 uur de stoof in.<br />
Figuur 13: De stoof.<br />
Meerdere keren hebben de cellen in een stoof<br />
van 37°C moeten rusten.<br />
Het kleuren<br />
Om de senescente cellen te kunnen identificeren, maken<br />
we gebruik van een kleuring. Hiervoor hebben we een<br />
kleuringsmengsel gemaakt, bestaande uit 125µl 400mM<br />
K3[Fe(CN)6] (potassium ferricyanide), 125 µl 400mM<br />
K 4 [Fe(CN) 6 ]•3H 2 O (potassium ferricyanide), een oplossing<br />
van 250 µl 40 mg/ml 5-bromo-4-chloro-3-indolyl- beta-Dgalactopyranoside<br />
(X-gal), 1000 µl staining solution en<br />
tenslotte extra gedestilleerd water (fig. 14). Het<br />
Figuur 14: Potassium ferricyanide en<br />
potassium ferricyanide zorgen voor de gele<br />
kleur van <strong>het</strong> kleuringsmengsel dat<br />
toegevoegd is aan de kamers.<br />
22
kleuringsproces kan alleen plaatsvinden bij een pH van 6. Daarom hebben we ook een buffer<br />
toegevoegd. Bij <strong>het</strong> kleuringsproces treedt een reactie op die voor een blauwe kleur zorgt in<br />
senescente cellen. In deze cellen reageert de β-galactosidase namelijk met X-gal, waarbij galactose<br />
en 5-bromo-4-chloro-indoxyl ontstaan. Dimerisatie en oxidatie zorgen ervoor dat uit twee 5-bromo-<br />
4-chloro-indoxyl moleculen 5,5’dibromo4,4’dichloro-indigo ontstaat (fig. 15). De laatstgenoemde stof<br />
is blauw, vandaar de blauwe kleur van de senescente cellen.<br />
Nadat per kamer 2 ml van <strong>het</strong> kleuringsmengsel aan de cellen is toegevoegd, hebben we de<br />
objectglazen opnieuw voor 24 uur in een stoof gezet, waarin geen CO 2 aanwezig was. CO 2 zou <strong>het</strong><br />
kleuringsproces immers kunnen verstoren, omdat <strong>het</strong> invloed heeft op de pH.<br />
Figuur 15: De scheikundige reactie waarop de kleuring van dit experiment is gebaseerd.<br />
23
Het tellen<br />
We hebben de cellen uit de stoof gehaald en <strong>het</strong> kleuringsmengsel uit de kamers verwijderd.<br />
Vervolgens hebben we de kamers gewassen met <strong>het</strong> zout PBS en de scheidingswanden van de<br />
kamers verwijderd, zodat alleen objectglazen met cellen overbleven. Deze drie objectglazen hebben<br />
we daarna onder de microscoop bekeken en per gezichtsveld <strong>het</strong> aantal cellen geteld. Het objectglas<br />
‘J959’, met fibroblasten van één van de controlepatiënten, bleek maar weinig cellen te bevatten en<br />
was dus niet betrouwbaar genoeg voor ons onderzoek. Nadat we <strong>het</strong> totaal aantal cellen bepaald<br />
hadden, telden we <strong>het</strong> aantal blauw gekleurde (positieve) cellen (fig. 16). Op deze manier konden we<br />
<strong>het</strong> percentage senescente cellen per kamer berekenen.<br />
Figuur 16: Het gezichtsveld van de microscoop.<br />
Onder de microscoop waren enkele blauwe, senescente cellen zichtbaar.<br />
24
percentage positieve cellen<br />
Resultaten:<br />
De berekende percentages zijn weergegeven in de onderstaande tabel en grafiek.<br />
aantal<br />
cellen aantal negatieve cellen aantal positieve cellen percentage positieve cellen<br />
controle zonder<br />
rotenon 531 521 10 1,88%<br />
controle met rotenon 150 102 48 32,00%<br />
p16- zonder rotenon 209 209 0 0%<br />
p16- met rotenon 26 24 2 7,69%<br />
Tabel 2: Percentages senescente cellen<br />
40%<br />
30%<br />
20%<br />
10%<br />
0%<br />
controle<br />
zonder<br />
rotenon<br />
controle<br />
met rotenon<br />
p16- zonder<br />
rotenon<br />
p16- met<br />
rotenon<br />
Grafiek 1: Percentages senescente cellen bij de controlegroep en bij de p16-groep<br />
Conclusie:<br />
Op basis van de resultaten kan worden geconcludeerd dat rotenon <strong>het</strong> percentage senescente cellen<br />
aanzienlijk verhoogt. Rotenon zorgt er immers voor dat er zuurstofradicalen in de cellen vrijkomen<br />
die de cel in senescence doen belanden. De verklaring voor <strong>het</strong> feit dat de controlecellen zonder<br />
rotenon al een percentage van 1,88% senescente cellen hebben, is dat sommige cellen ook op<br />
natuurlijke wijze in korte tijd in senescence kunnen komen.<br />
Bij p16- is een kleinere stijging van <strong>het</strong> percentage senescente cellen waar te nemen in vergelijking<br />
met de controlecellen. Een patiënt met een afwijking op <strong>het</strong> p16 gen, wordt p16- genoemd. Deze<br />
patiënt heeft zeer weinig tot geen p16 in zijn fibroblasten. p16 blokkeert de celcyclus, waardoor<br />
cellen in senescence komen. Wanneer p16 ontbreekt, zullen er dus minder senescente cellen<br />
ontstaan en zal <strong>het</strong> percentage lager zijn. Het feit dat er toch enkele senescente cellen zijn ontstaan<br />
in de celkolonie met rotenon, zou kunnen worden verklaard door de aanwezig van p21. Dit enzym<br />
komt qua werking namelijk overeen met p16. Een patiënt die p16- is, kan wel p21 hebben. Door de<br />
aanwezigheid van p21 kunnen er dus toch senescente cellen ontstaan.<br />
25
Discussie:<br />
In dit experiment hebben we ons de vraag gesteld wat de invloed is van rotenon op <strong>het</strong> percentage<br />
senescente cellen. Om deze onderzoeksvraag te kunnen beantwoorden hebben we fibroblasten van<br />
twee gezonde patiënten en een patiënt met een afwijking op <strong>het</strong> p16 gen gebruikt. De belangrijkste<br />
uitkomsten van <strong>het</strong> experiment zijn dat rotenon <strong>het</strong> percentage senescente cellen aanzienlijk<br />
verhoogt en dat de stijging van <strong>het</strong> percentage senescente cellen bij de fibroblasten van de p16-<br />
patient kleiner is dan bij de fibroblasten van de controlegroep. Deze resultaten bevestigen onze<br />
hypothese.<br />
Naar onze mening zijn de resultaten betrouwbaar genoeg om een goede conclusie te kunnen<br />
trekken. Ten eerste is <strong>het</strong> experiment volledig in steriele omgeving uitgevoerd. Ten tweede hebben<br />
we vele berekeningen uitgevoerd om <strong>het</strong> exacte aantal te gebruiken stoffen te bepalen, zodat alles in<br />
juiste verhouding aanwezig was om <strong>het</strong> experiment optimaal te laten verlopen.<br />
Toch zijn er een aantal punten die van invloed kunnen zijn geweest op de resultaten. Allereerst<br />
hadden de cellen wellicht langer dan vier uur in de stoof moeten weken. Zo was de kans dat alle<br />
cellen gebonden waren aan de kamer groter geweest en konden bij de telling misschien meer cellen<br />
worden waargenomen. Dit zou <strong>het</strong> percentage senescente cellen bij p16- kunnen veranderen, omdat<br />
nu slechts 26 cellen aanwezig waren. Hoe meer cellen geteld kunnen worden, hoe betrouwbaarder<br />
<strong>het</strong> uiteindelijke percentage is. Daarnaast is de manier van tellen niet optimaal omdat <strong>het</strong> moeilijk is<br />
om met de ogen <strong>het</strong> exacte aantal cellen te bepalen. Omdat echter honderden cellen zijn geteld, kan<br />
de onbetrouwbaarheid worden verwaarloosd. Tenslotte is één van de kamers van een<br />
controlepatiënt onbruikbaar geacht om in de resultaten te betrekken. Er waren nauwelijks cellen<br />
onder de microscoop te zien, wellicht als gevolg van een te korte tijd in de stoof.<br />
Met dit experiment is de aanwezigheid van senescente cellen aangetoond door middel van kleuring.<br />
De senescence werd in dit experiment opgewekt door rotenon, een stof die zuurstofradicalen<br />
produceert, maar had net zo goed veroorzaakt kunnen worden door telomeerverkorting. Onlangs is<br />
bewezen dat een hoog percentage zuurstofradicalen in een cel <strong>het</strong> proces van telomeerverkorting<br />
sneller doet verlopen. Hieruit blijkt dat de twee processen niet alleen <strong>het</strong>zelfde resultaat, namelijk<br />
senescence, hebben, maar dat de processen elkaar ook versterken.<br />
26
VI Conclusie<br />
Kan <strong>het</strong> enzym telomerase celveroudering tegen gaan en zo de levensduur van cel en mens<br />
verlengen?<br />
Om onze hoofdvraag te kunnen beantwoorden maken we gebruik van alle informatie uit de<br />
literatuurstudie, de waarnemingen in ons experiment en de meningen van deskundigen. Om een zo<br />
nauwkeurig mogelijk antwoord te geven, splitsen we de hoofdvraag in twee aparte vragen, namelijk:<br />
Kan <strong>het</strong> enzym telomerase celveroudering tegen gaan en zo de levensduur van een cel verlengen? En<br />
Kan <strong>het</strong> enzym telomerase celveroudering tegen gaan en zo de levensduur van de mens verlengen?<br />
Allereerst zullen we ons richten op de vraag of telomerase celveroudering tegen kan gaan op<br />
celniveau. In de loop van de jaren hebben meerdere onderzoeken aangetoond dat telomerase in<br />
vitro de levensduur van cellen kan verlengen. Door telomerase toe te voegen aan een celkolonie<br />
bleven de cellen zich delen en leefden ze langer.<br />
Vervolgens <strong>het</strong> verlengen van de levensduur van de mens. Hypot<strong>het</strong>isch gezien is dit mogelijk. Indien<br />
alle cellen van <strong>het</strong> lichaam telomerase ingespoten zouden krijgen, zou telomerase ervoor kunnen<br />
zorgen dat de telomeren van de cellen niet korter worden door verloren nucleotidereeksen aan te<br />
vullen. Nieuwe TTAGGG reeksen worden aan de chromosomen geplakt, zodat er geen sprake meer is<br />
van telomeerverkorting. Als de telomeren van een cel niet korter worden, zal de cel nooit de<br />
Hayflick-limiet bereiken en dus niet de status senescence behalen. Aangezien senescente cellen een<br />
oorzaak zijn van de afname van orgaanfuncties, zal telomerase ervoor kunnen zorgen dat organen<br />
langer gezond blijven en goed kunnen blijven functioneren. Daarnaast zou telomerase zichtbare<br />
kenmerken van ouderdom, zoals kaalheid, kunnen verhelpen.<br />
De zojuist beschreven therapie met telomerase kan alleen werken bij patiënten wiens cellen zich nog<br />
niet in senescence bevinden. Wanneer een cel namelijk in senescence is beland, kan hij niet meer<br />
terugkeren tot de celcyclus: senescence is een onomkeerbaar proces. Telomerase kan dus alleen<br />
dienen als preventieve behandeling voor veroudering bij jonge mensen.<br />
Hoewel deze mogelijk toekomstige therapie erg hoopvol klinkt, zijn er ook enkele nadelen. Het<br />
grootste en belangrijkste nadeel is kankervorming. Telomerase is een enzym dat biologisch gezien<br />
niet alleen in stamcellen en geslachtscellen voorkomt, maar ook in grote mate in kankercellen. Door<br />
de aanwezigheid van dit enzym zijn kankercellen immers in staat om onbeperkt te blijven delen.<br />
Wanneer we telomerase in lichaamscellen aanbrengen, bestaat er een grote kans dat deze gezonde<br />
cellen zich ontwikkelen tot gevaarlijke kankercellen.<br />
Een ander obstakel van de therapie is de manier van inbrengen van telomerase in <strong>het</strong> lichaam. Dit<br />
praktische probleem zou wellicht roet in <strong>het</strong> eten kunnen gooien voor de therapie. Wij hebben<br />
hiervoor nog geen noemenswaardige oplossing kunnen vinden. Daarbij komt dat <strong>het</strong> eenmalig<br />
inbrengen van telomerase niet genoeg zal zijn. De meeste cellen in ons lichaam zijn na <strong>het</strong> toedienen<br />
van <strong>het</strong> enzym immers niet in staat nieuwe telomerase enzymen te produceren omdat <strong>het</strong> gen voor<br />
hTERT uitgeschakeld is. Een oplossing zou kunnen zijn om ervoor te zorgen dat <strong>het</strong> hTERT gen niet<br />
langer onderdrukt wordt, maar daarmee is de kans op kanker opnieuw sterk aanwezig.<br />
Om erachter te komen of telomerase naast de levensduur van cellen, ook de levensduur van mensen<br />
kan verlengen, moet nog veel onderzoek worden gedaan. Toch is ons onderzoeksresultaat meer dan<br />
bemoedigend. Immers, aan veel wetenschappelijke doorbraken ligt een klein, maar wel revolutionair<br />
stapje, ten grondslag. Of <strong>het</strong> nu gaat om de toevallige ontdekking van de schimmel Penicillium<br />
27
notatum door Alexander Fleming, waarmee later vele mensenlevens zijn gered, of om ontdekkingen<br />
buiten de medische wetenschap, bijvoorbeeld de eerste meters in de lucht van de Wright Brothers,<br />
die <strong>het</strong> begin waren voor een bloeiende vliegtuigindustrie. De wetenschap zal uit moeten wijzen of<br />
de ontdekking van telomerase als een levensverlengend middel in de toekomst van even grote<br />
betekenis voor de mensheid zal zijn.<br />
Tot slot zijn er nog de ethische vragen, die altijd opdoemen als medische doorbraken <strong>het</strong> fundament<br />
van <strong>het</strong> menselijk leven raken. In dit geval is deze vraag of <strong>het</strong> wel wenselijk is dat men ernaar streeft<br />
langer te leven. Verschillende deskundigen hebben hierover hun mening geuit. Rob van Hattum staat<br />
heel positief tegenover therapieën die voor een langer leven zouden zorgen. Hij zou zelf bereid zijn<br />
een dergelijke therapie te ondergaan. Ook Aubrey de Grey ziet niet in waarom we de aftakeling van<br />
ons lichaam zomaar zouden moeten accepteren. Professor Mackenbach kijkt vanuit <strong>het</strong> perspectief<br />
van de samenleving naar deze ethische kwestie. Een nog grotere vergrijzing zou nadelige gevolgen<br />
voor de samenleving kunnen hebben en voorlopig zal alleen de rijke bevolkingslaag haar leven<br />
kunnen verlengen, gezien de hoge kosten van de therapie.<br />
Tijdens <strong>het</strong> maken van dit werkstuk hebben we zelf ook een mening gevormd over een<br />
levensverlengende therapie, gebaseerd op telomerase.<br />
Als ons de vraag zou worden gesteld of we enkele jaren langer zouden willen leven, zouden wij<br />
zonder lang nadenken ja zeggen. Uit de bloeiende anti-aging industrie blijkt dat onder de rest van de<br />
bevolking ook dezelfde mentaliteit heerst. Het ultieme doel van deze industrie is <strong>het</strong> produceren van<br />
een middel dat onze levensduur kan verlengen. Ook in de wetenschap wordt serieus onderzoek<br />
gedaan naar celveroudering. Deze onderzoeken zijn niet in de eerste plaats gericht op <strong>het</strong> verlengen<br />
van levens, maar op <strong>het</strong> verbeteren van de kwaliteit van <strong>het</strong> leven. Wij staan hierachter en vinden<br />
dat men niet zozeer moet streven naar een paar extra jaren, maar naar een goede kwaliteit van de<br />
jaren die je hebt. Het feit dat met de verbetering van de kwaliteit de levensduur verlengd wordt, is<br />
een mooi vooruitzicht waar iedereen voor open zal staan. Zelfs als uiteindelijk blijkt dat telomerase<br />
niet geschikt is om ons leven langer te maken, kan men veel van <strong>het</strong> onderzoek leren over cellulaire<br />
processen en <strong>het</strong> ontstaan en verhelpen van ziektes. Dit is van groot belang voor onze samenleving.<br />
Zolang de werking van een therapie met telomerase niet bewezen is, moeten we niet op de zaken<br />
vooruitlopen. Vooralsnog stroomt <strong>het</strong> zand langzaam voort door de zandloper des levens, dus laten<br />
we genieten van de tijd die ons nog rest.<br />
Figuur 17: Wellicht is eeuwig leven onze toekomst.<br />
28
Slotwoord<br />
”Action is the foundational key to all success” - Pablo Picasso<br />
Naast de hoeveelheid energie die we in <strong>het</strong> maken van dit werkstuk hebben gestoken, hebben we<br />
ook veel energie gestoken in <strong>het</strong> contact leggen met deskundigen op verschillende vakgebieden.<br />
Deze energie is beloond met de medewerking van meerdere experts, iets wat al onze verwachtingen<br />
te boven is gegaan. Het feit dat desbetreffende personen openstonden voor <strong>het</strong> helpen van twee<br />
geheel onbekende scholieren, van connecties was namelijk geen sprake, is iets waar we enorm<br />
dankbaar voor zijn. In dit slotwoord willen we de kans grijpen enkele personen in <strong>het</strong> bijzonder te<br />
bedanken:<br />
Caroline Bloks, voor <strong>het</strong> begeleiden van ons werkstuk met veel enthousiasme en betrokkenheid.<br />
Liza Wong, voor haar openheid en medewerking. Zij heeft ingewikkelde biologische processen voor<br />
ons kunnen verhelderen en ons bovendien geholpen de specifieke richting te kiezen die we met dit<br />
werkstuk op wilden gaan.<br />
Annette de Deugd-van Kalkeren, voor haar enthousiasme en <strong>het</strong> aanbieden van de kans om<br />
een experiment uit te voeren in een professioneel laboratorium.<br />
Andrea Maier en Pim Dekker, voor <strong>het</strong> openstellen van hun laboratorium, hun hulp bij <strong>het</strong><br />
opzetten van ons experiment en <strong>het</strong> wijzen op verbeterpunten van ons werkstuk.<br />
Corine de Koning-Treurniet en Joke Blom, voor <strong>het</strong> tijdelijk opzij zetten van hun eigen<br />
laboratoriumwerk om ons optimaal te kunnen begeleiden bij ons experiment.<br />
Johan Mackenbach, voor <strong>het</strong> uiten van zijn mening over de gevolgen van een levensverlengend<br />
middel voor de samenleving.<br />
Rob van Hattum, voor zijn bereidwilligheid voor een interview, hoewel <strong>het</strong> uiteindelijk niet<br />
mogelijk bleek een afspraak te kunnen maken.<br />
Het St.Ignatiusgymnasium, voor de kennis die we in zes jaar tijd verworven hebben die we<br />
hebben kunnen toepassen bij <strong>het</strong> maken van dit werkstuk. Daarnaast heeft de school ons altijd<br />
aangemoedigd initiatief te nemen en hebben we volledige goedkeuring ontvangen om heel<br />
Nederland af te reizen om bij verschillende deskundigen langs te gaan.<br />
Tot slot zouden we nog even extra aandacht willen schenken aan de woorden van Pablo Picasso:<br />
“Action is the foundational key to all success”. Als we slechts één punt zouden mogen noemen<br />
wat we van <strong>het</strong> maken van dit werkstuk hebben geleerd, zou <strong>het</strong> zijn dat initiatief tonen<br />
daadwerkelijk wordt beloond. Op vele manieren hebben we geprobeerd contact te leggen met<br />
deskundigen. Hoewel sommigen niet bereid bleken mee te werken, hebben we de moed niet<br />
opgegeven. Tegenslagen horen er nu eenmaal bij. Hierdoor zijn we echter extra trots op de, maar<br />
liefst negen, bovenstaande personen die we wel bereidwillig hebben gevonden mee te werken aan<br />
ons werkstuk. Nogmaals, enorm bedankt!<br />
29
Literatuurlijst<br />
Boeken:<br />
- Biology life on earth, Audesirk. ISBN: 0-13-203882-X<br />
- Telomerase: doorbraak in de strijd tegen kanker, Tim de Schutter, Graciela Andrei, Robert<br />
Snoeck. ISBN: 9789085870913<br />
- Genetica voor dummies, Tara Rodden Robinson. ISBN: 904301222X<br />
Tijdschriften:<br />
- Scientific American: the End. ISSN 0036-8733. September 2010. Volume 303 Number 3<br />
Site’s:<br />
- http://www.guardian.co.uk/technology/2010/aug/01/aubrey-de-grey-ageing-research<br />
- http://www.kennislink.nl/publicaties/heinekenprijs-2004-voor-koningin-van-de-telomeren.<br />
Beoordeling: op Kennislink is uitsluitend betrouwbare informatie te vinden. Alle informatie is<br />
inhoudelijk gecontroleerd.<br />
- http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/. Beoordeling: PubMed is een database met<br />
referenties (references of citations genoemd) van wetenschappelijke artikelen. Deze<br />
referenties bevatten niet de volledige tekst van de artikelen. Wel wordt van elk artikel de<br />
auteur(s), de titel artikel, tijdschriftgegevens, trefwoorden (MeSH termen) en een<br />
samenvatting (abstract) vermeld. Op deze manier zijn titels van bruikbare artikelen te vinden.<br />
- http://www.senescence.info/telomeres.html. Beoordeling: De auteur van de site is João<br />
Pedro de Magalhães, een Portugese onderzoeker op <strong>het</strong> gebied van “aging”. Hij is verbonden<br />
met de Universiteit van Liverpool. Op de site wil de auteur een overzicht geven van de huidige<br />
kennis over telomeren en telomerase. De site is voor <strong>het</strong> laatst bijgewerkt in 2010 en is<br />
gebaseerd op vele onderzoeksresultaten zoals weergegeven.<br />
- http://www.sens.org/users/aubrey-de-grey<br />
- http://www.tegenlicht.nl<br />
Wetenschappelijke artikelen:<br />
- Böker W., Yin Z., Drosse I., Haasters F., Rossmann O., Wierer M., Popov C., Locher M.,<br />
Mutschler W., Docheva D., Schieker M.. Introducing a single-cell-derived human<br />
mesenchymal stem cell line epressing hTERT after lentiviral gene transfer. J Cell Mol Med.<br />
2009 jun; 13(6):1186-7.<br />
- Campisi J, d’Adda di Fagagna F.. Cellular senescence: when bad things happen to good cells.<br />
Nature reviews, molecular cell biology. Volume 8, September 2007<br />
- Cesare A.J., Reddel R. R.. Alternative lengthening of telomeres: models, mechanism and<br />
implications. Nature reviews, genetics. Volume 11, mei 2010<br />
- Cao Y., Bryan T. M., Reddel R. R.. Increased copy number of the TERT and TERC telomerase<br />
subunit genes in cancer cells. Cancer ski, volume 99. 6:1092-1099. Juni 2008<br />
- Daniels, D.J., Clothier C., Swan D.C., Saretzki G.. Immediate and gradual gene expression<br />
changes in telomerase over-expressing fibroblasts. Elsevier. 2010 May 14; 19:228-41<br />
- Dekker P., Maier A. B., van Heemst D., de Koning-Treurniet C., Blom J., Dirks R. W., Tanke H.<br />
J., Westendorp R. G. J.. Stress induced responses of human skin fibroblasts in vitro reflect<br />
human longevity. Aginc cell 8:pp595-603. 2009<br />
- Janknecht R.. On the road to immortality: hTERT upregulation in cancer cells. Elsevier 2004<br />
- Greider W. C. Telomeres. Current opinion in Cell Biology 1991, 3:444-451<br />
- Harley C. B., Villeponteau B.. Telomeres and telomerase in aging and cancer. Current opinion<br />
in Genetics and Development 1995, 5:249-255<br />
30
- Huzen J., Van Veldhuizen D.J., Van Gilst W.H. en Van der Harst p.. Telomeren en biologische<br />
veroudering bij hart-en vaatziekten. Ned Tijdschr Geneeskd. 2008;152:1265-70<br />
Figuurvermelding:<br />
- Figuur voorblad. Zelf ontworpen<br />
- Figuur 2. Google Afbeeldingen, zoekterm: DNA<br />
- Figuur 3. Biology life on earth, blz.194, figure 11-3 “The eukaryotic cell cycle”<br />
- Figuur 4. Google Afbeeldingen, zoekterm: mitose<br />
- Figuur 5. Biology life on earth, blz. 161, figure E9-7 “DNA replication”<br />
- Figuur 6. Samengestelde figuur. Google Afbeeldingen, zoekterm 1: primase, zoekterm 2:<br />
DNA-replicatie<br />
- Figuur 7. Google Afbeeldingen, zoekterm: telomeer<br />
- Figuur 8. Ned Tijdschr Geneeskd. 2008;152:1265-70<br />
- Figuur 9. Google Afbeeldingen, zoekterm: structuur DNA<br />
- Figuur 10. Google Afbeeldingen, zoekterm: primer<br />
- Figuur 11. Ned Tijdschr Geneeskd. 2008;152:1265-70<br />
- Figuur 12. Zelf gefotografeerd<br />
- Figuur 13. Zelf gefotografeerd<br />
- Figuur 14. Zelf gefotografeerd<br />
- Figuur 15. Google Afbeeldingen, zoekterm: 5-bromo-4-chloro-3-indolyl-β –D galactoside<br />
- Figuur 16. Zelf gefotografeerd<br />
- Figuur 17. Biology life on earth, blz. 853, figure 41-17 “Youth meets age”<br />
31
Evaluatie<br />
Meteen na <strong>het</strong> ontvangen van ons mapje zijn we begonnen met brainstormen. We zijn vrij snel<br />
op een onderwerp gekomen, waardoor we meteen konden beginnen met <strong>het</strong> verzamelen van<br />
informatie. Dit is allemaal heel snel gegaan. We hebben meteen besloten om 1x per week samen<br />
te komen om aan <strong>het</strong> <strong>profielwerkstuk</strong> te werken. Deze belofte zijn we ook daadwerkelijk na<br />
gekomen.<br />
We kwamen vrij snel tot de conclusie dat we een specialist nodig hadden op <strong>het</strong> gebied van<br />
telomeren die ons zou kunnen helpen met <strong>het</strong> opzetten van een experiment. We hebben op<br />
internet gezocht en al snel iemand gevonden. Namelijk mevrouw De deugd – van Kalkeren, zij is<br />
werkzaam aan de Universiteit van Leiden en is tevens directeur van <strong>het</strong> Aging Institute. We<br />
hebben haar gemaild en kregen al vrij snel antwoord. Om niet afhankelijk te zijn van één<br />
persoon, hebben we ook contact gezocht met L.Wong, promovendus aan de universiteit van<br />
Groningen. Beiden hebben ons uitgenodigd voor een bezoek, waar we veel aan hebben gehad.<br />
Helaas zijn we niet in staat geweest een definitief antwoord te geven op de hoofdvraag. De<br />
reden hiervoor is dat er simpelweg nog veel onderzocht moet worden voordat er conclusies<br />
kunnen worden getrokken.<br />
We hebben veel geleerd van <strong>het</strong> maken van dit werkstuk: <strong>het</strong> schrijven van een wetenschappelijk<br />
verslag, een interview afleggen, de kern uit wetenschappelijke artikelen halen, een experiment<br />
uitvoeren in een laboratorium, <strong>het</strong> selecteren van betrouwbare literatuur, initiatief nemen en<br />
<strong>het</strong> trekken van juiste conclusies.<br />
Daarnaast hebben we de kennis van zes jaar gymnasium kunnen toepassen om deze<br />
meesterproef tot een geslaagd einde te brengen.<br />
32