James Wells (filmbeeldje)
In een kinderziekenhuis in Cincinnati (VS) hebben onderzoekers uitgaande van pluripotente stamcellen darmweefsel gekweekt met daarin functionerende zenuwcellen. In proefdiertjes bleek dat gekweekte, menselijke weefsel aan te slaan. Voorlopig zal dat kweekweefsel alleen nog maar voor onderzoeksdoeleinden worden gebruikt, maar het is de bedoeling dat uiteindelijk gekweekt weefsel gebruikt zal worden voor transplantatie bij patiënten met darmaandoeningen zoals de ziekte van Hirschsprung, waarbij zenuwcellen in de darmwand ontbreken.
“Er komt een dag dat we een stuk gezond darmweefsel kunnen kweken en dat kunnen transplanteren in een patiënt, maar voorlopig gebruiken we het om te testen en om talloze vragen te beantwoorden”, zegt onderzoeker Michael Helmrath van het kinderziekenhuis.
Zijn collega Jim Wells legt uit dat veel via de mond ingenomen geneesmiddelen leiden tot diarree, krampen of andere ongemakken. “Een van onze eerste doelen is met deze technologie te onderzoeken hoe dit weefsel zich verdraagt met medicijnen om bijwerkingen te voorkomen.”
De onderzoekers begonnen met pluripotente stamcellen en behandelden die met de juiste factoren opdat die zich ontwikkelden tot menselijke darmweefsel. Ze gebruikten daarbij grofweg dezelfde methode waarmee Wells in 2010 voor het eerst darmweefsel kweekte. Dat weefsel had geen zenuwcellen. Die zijn wezenlijk voor het goed functioneren van de darmen. Als die zenuwcellen niet goed werken dan wordt de darmbeweging belemmerd, hetgeen leidt tot allerlei onaangenaamheden zoals diarree, verstopping, buikpijn en in ernstige gevallen tot blokkades waardoor chirurgische ingrepen noodzakelijk zijn.
Functioneel weefsel
Om een zenuwstelsel te construeren voor functioneel weefsel, kweekten de onderzoekers in aparte petrischaaltjes embryonale voorlopers van zenuwcellen (neurale lijstcellen). Die lijstcellen werden zo behandeld dat ze zich ontwikkelden tot voorlopercellen van darmzenuwcellen. Wells: “We gebruikten twee methodes in de verwachting dat als je de juiste cellen op het juiste moment samenbrengt in een petrischaal, ze wel weten wat ze moeten doen. Het was een schot in het duister, maar het werkte.”
Het cellenmengsel groeide samen tot een darmweefsel dat lijkt op foetaal darmweefsel. Dit experiment zou het eerste zijn waar in een petrischaal uit pluripotente stamcellen driedimensionaal darmweefsel is gekweekt.
Het kweekweefsel werd vervolgens geimplanteerd bij muisjes waarvan het afweersysteem was onderdrukt om afweerreacties te voorkomen. Het bleek naar behoren te groeien en te werken en opmerkelijke overeenkomsten te vertonen met menselijk darmweefsel. De onderzoekers gebruikten vervolgens het weefsel om de moleculaire voortgang van een zeldzame vorm van de ziekte van Hirschsprung te volgen. Die ziekte leidt tot ophoping van afval en wordt veroorzaakt door een mutatie in gen PHOX2B. Proeven met kweekweefsel en met muizen lieten zien dat de genmutatie tot ernstige veranderingen in het darmweefsel leidt.
Bron: EurekAlert