Voor het eerst ‘echte’ hartspier gekweekt uit pluripotente stamcellen (afb: Columbia-univ,)

Onderzoekers van de Amerikaanse Columbia-universiteit zouden voor het eerste een ‘echte’ menselijke hartspier hebben gekweekt uitgaande van pluripotente stamcellen in een tijdsbestek van slechts vier weken. Gaat het nu dan toch mogelijk worden om beschadigde harten te repareren? Vooralsnog gaat het om een ‘studieobject’.
Tot nog toe zijn diverse pogingen in het werk gesteld om een ‘volwassen’ hartspier te kweken uitgaande van de uit rijpe cellen ontstane geherprogrameerde stamcellen (pluripotent van aard). Dat gekweekte hartspierweefsel zou echter niet de kenmerken hebben van volwassen hartweefsel. Tot nu toe.
Daartoe gebruikten de Columbia-onderzoekers een radicaal andere kweekmethode dan tot nu toe toegepast. Het aangroeien van de ‘volwassen’ hartspier duurde slechts vier weken. ‘Normaal’ zou daar negen maanden voor staan.
De truc schijnt te zijn om hartweefsel te kweken uitgaande van hartspiercellen, ontstaan uit pluripotente stamcellen, door ze in te kapselen in een hydrogel dat steeds meer ‘druk uitoefende’ op het zich ontwikkelende weefsel.
“Veel van de pogingen, ook in ons lab, hebben geprobeerd het leven na te bootsen”, zegt onderzoekster Gordana Vunjak-Novakovic. “Aangezien die pogingen beperkt zijn in de mate waarin rijping kan worden bereikt, besloten we iets helemaal anders te doen: de versnelde ontwikkeling. Het kostte ons een hoop denkwerk en technisch gerommel om het model te ontwikkelen dat we nu hebben.” Het resultaat zou een gerijpte, patiëntspecifieke hartspier zijn, die is te gebruiken voor het bestuderen van de hartontwikkeling, fysiologie, ziektes en reactie op medicijnen.

De onderzoekers gebruikten voor hun hartspierweefsel hartspiercellen in een vroege fase van ontwikkeling, die spontaan samentrekken, maar nog een hoop ontwikkelingsmogelijkheden hebben. Ze kapselden die in samen met ondersteunende cellen in een fibrinegel. De gel is nodig voor het vormen van het beginnend weefsel rond twee elastische zuilen.
Ze kweekten het weefsel in een meerkameromgeving, voorzien van vele 6 mm lange hartspiertjes. Ze werkten met elektrische krachten om het groeiende weefsel ‘aan het werk’ te zetten (ze trokken aan de elastische zuilen). Zo zou ook ons hart ontstaan.
Naast al die moleculaire en fysieke sturing, kon er in die meerkameromgeving ook gemeten worden aan, bijvoorbeeld, de frequentie en grootte van de contracties, het calciumsignaalsysteem en dergelijke.

Hoe rijper hoe beter(?)

“Tot nu toe werd er van uitgegaan dat hoe rijper de hartspiercellen waren waarmee je begon hoe beter het was”, zegt medeonderzoekster Kacey Ronladson-Bouchard. “Wij vonden echter dat nog niet goed ontwikkelde cellen een grote ontwikkelingsplasticiteit hebben en dat die beter reageren op externe signalen die we gebruiken om de rijping te bevorderen.”
Ook schroefden de onderzoekers de toegepaste mechanische krachten beetje bij beetje op. Dat dwong de spier elke dag harder te werken. Het doel was om te zien of daardoor het hart de ontwikkeling doormaakt van foetaal naar postnataal.

Die techniek bleek dus te werken. De onderzoekers constateerden veranderingen op allerlei niveaus, met als resultaat een snelle en nog niet eerder waargenomen rijping van de weefselstructuur, de stofwisseling en functies. In vier weken tijd gedroeg het weefsel zich als volwassen materiaal met een opmerkelijk georganiseerde ultrastructuur en een aantal eigenschappen die alleen gerijpt hartspierweefsel heeft.
Dat is allemaal mooi, maar vooralsnog praten Vunjak en de haren slechts over onderzoeksmogelijkheden die de nieuwe methode biedt en niet over transplantatie. Wie weet komt dat ooit nog…

Bron: EurekAlert