Het kweken van weefsels en organen wordt op het ogenblik als een belangrijk onderzoekveld gezien. Het zou toch geweldig zijn dat als je nier het laat afweten je een nieuwe nier van eigen cellen er voor in de plaats kan zetten. De mens als onderhoudbare machine. Er zijn wel de eerste aanzetten gegeven, maar voorlopig zijn mensen die een ander hart nodig hebben nog aangewezen op donoren. Er worden wel vorderingen gemaakt. Een zo’n vordering lijkt het om met behulp van licht uit het nabije infrarood heel nauwkeurig en beheerst uit stamcellen weefsels te kweken, althans, dat denken de onderzoekers. Voorlopig zijn dit nog maar de eerste vingeroefeningen.

Alle weefsels ontstaan uit een cel. In de eerste fase zijn de cellen na deling steeds identiek, maar na een aantal delingen gaan de cellen zich differentiëren onder invloed van signalen en krachten. Elke cel reageert door zich op een bepaalde manier te ontwikkelen tot, uiteindelijk hartcel, spiercel, longcel en nog zo’n tweehonderd andere celtypen. Hoe dat gebeurt is nog steeds verre van duidelijk, maar die kennis kan van groot belang zijn bij het kweken van weefsels en organen.
Onderzoekers van de universiteit van Californië in Santa Barbara denken de ontwikkeling naar het kweken van volmaakte organen een stapje in de goede richting te hebben geholpen. Ze gebruikten daarbij infraroodlicht om driedimensionaal weefsel te kweken. “Wij hebben een manier gevonden om de ontwikkeling van cellen in ruimte en tijd te sturen”, zegt onderzoeker Xiao Huang bescheiden.
Wat ze daar in Californië doen lijkt een beetje op de optogenetica. Daarbij gaat het vooral om met behulp van licht cellen te sturen. Die methode wordt vooral gebruikt bij het bestuderen van hersenziektes. In dit onderzoek wordt licht gebruikt om de genactiviteit te beïnvloeden. Naar nu wordt aangenomen hebben alle cellen in een organisme hetzelfde DNA. Hoe een cel functioneert wordt bepaald door de genactiviteit (-expressie), die is anders voor de verschillende celtypen.

Nanodeeltjes

De onderzoekers gebruikten een combinatie van holle nanodeeltjes waaraan kleine stukjes synthetisch RNA was bevestigd in een thermoreversibele hydrogel bij wijze van ‘geraamte’. Het nabije infraroodlicht is de sturing. Ideaal voor het maken van driedimensionaal weefsel, volgens Huang. “Nabij infrarood heeft een groot doordringend vermogen. Dat is nuttig als je dik weefsel wil maken.” We praten dan over zo’n 10 cm. Nabij IR kan ook heel nauwkeurig op specifieke gebiedjes worden gericht.
Door de bestraling met infrarood komen de RNA-moleculen los van de nanodeeltjes. Die zorgden ervoor dat het gen werd gedeactiveerd dat codeert voor fluorescente eiwitten. De proeven toonden aan dat de bestraalde cellen net zo hard groeiden als een onbehandelde controlegroep. Hun levensvatbaarheid bleek niet aangetast.
Natuurlijk is het sturen van een weefselkweek heel wat ingewikkelder dan het uitschakelen van een enkele gen. “Dat is als het leiden van een groot orkest”, zegt medeonderzoeker Demosthenes Morales als hij beschrijft hoe embryonale cellen veranderen in verschillende organen en weefsels. “Er worden dingen in- en uitgeschakeld. Een verstoring van een aspect zet een reeks aan vervolgacties in gang, waarvan het meeste nog onbekend is.”

Celcommunicatie

“Een ding waarom we zo geïnteresseerd zijn in ruimtetijdsturing is omdat cellen als ze groeien en zich ontwikkelen, niet altijd op dezelfde manier communiceren. De processen verlopen in diverse snelheden en overlappen soms. Als je nu die communicatie op basis waarvan een cel zich ontwikkelt kunt sturen, dan helpt dat ook om de weefselvorming te sturen.”

Bron: Science Daily