De kweekhartjes vormden spontaan een ruimtelijke structuur (midden) (afb: Cell)

Uitgaande van pluripotente stamcellen hebben onderzoekers minuscule menselijke ‘hartjes’ geproduceerd. Dat zouden de meest op het echt lijkende hartorgaantjes zijn die tot nu toe gekweekt zijn. Daarbij zouden de ‘kwekers’ geen gebruik hebben gemaakt van een mal het het microhartje vorm te geven. De dingetjes, zo groot als een sesamzaadje, klopten en hadden een ‘kamer’.
De ‘hartjes’ van Sasha Mendjan van de Oostenrijkse academie van wetenschappen en collega’s vormden zich spontaan (zelforganisatie) zonder dat daar mallen of andere systemen voor werden gebruikt om het orgaantje een vorm te geven.
“Zelforganisatie is de manier waarop de natuur sneeuwvlokken maakt of waarin een vlucht vogels zich vormt”, zegt Mendjan. “Dat is moeilijk na te doen. Er lijkt geen plan te zijn, maar toch komt er iets goeds uit voort. Zelforganisatie van een orgaan is veel ingewikkelder en daarbij gebeurt veel wat we nog niet weten. Wij denken dat die ‘verborgen magie’, wat we dus niet weten, er voor zorgt dat we ziektes niet goed begrijpen.”
Dus niks techniek, mallen of wat dies meer zij, maar laat de cellen het zelf maar uitzoeken. Ze hielpen de boel wel op gang komen door bij de stamcellen zes signaalroutes te activeren die, voor zover ze wisten, een rol spelen bij de ontwikkeling van het hart van een mensembryo. Daardoor rijpten de cellen op weg naar hun uiteindelijke (gespecialiseerde) functie. Ze vormden lagen die leken op de werkelijke hartwand.

Na een week vormden de orgaantjes spontaan een ruimtelijke structuur met een holte. Die kweekhartjes gingen ook kloppen. Mendjan: “Niet dat we zoveel anders deden dan andere onderzoekers, maar wij gebruikten alle bekende signalen.” Volgens hem hoef je niet alle signaalroutes te gebruiken om de stamcellen te differentiëren in (verschillende) hartcellen, maar die zouden wel allemaal nodig zijn voor de zelforganisatie tot een orgaan(tje).

Herstel

De onderzoekers bekeken ook hoe de ‘hartjes’ reageerden op ‘prikkels’. Zo gebruikten ze een koude stalen staaf om de hartjes te bevriezen. Daardoor legden vele cellen het loodje. Bij een hartaanval gebeurt dat ook. De onderzoekers zagen dat door die schade onmiddellijk hartfibroblasten (bindweefselcellen) naar het beschadigde gebied snelden om de schade te herstellen.
Mendjan geeft aan dat hij en zijn collega’s op zoek waren naar orgaantjes die zich min of meer ‘natuurlijk’ hadden ontwikkeld. Die zouden meer ‘zeggingskracht’ hebben hoe het in het echt toegaat en hoe stoffen werken dan de constructies die tot nu toe zijn gekweekt, denkt hij.

De onderzoekers willen nu ook ‘hartjes’ kweken met meer ‘kamers’ zoals het echte hart, zodat die nog realistischer zouden worden en meer voorspellende waarde hebben voor wat er met/in een echt hart gebeurt. Het is duidelijk dat deze kweekhartjes ‘onderzoeksmateriaal’ zijn om medicijnen uit te proberen of om hartziektes te kunnen bestuderen.

Bron: Science Daily