22.11.2014 Views

lees het profielwerkstuk - Healthy Ageing

lees het profielwerkstuk - Healthy Ageing

lees het profielwerkstuk - Healthy Ageing

SHOW MORE
SHOW LESS

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.

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!