22.11.2014 Views

lees het profielwerkstuk - Healthy Ageing

lees het profielwerkstuk - Healthy Ageing

lees het profielwerkstuk - Healthy Ageing

SHOW MORE
SHOW LESS

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

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!