Synthetische organisatorcellen instrueren de stamcellen (ES) om bepaalde weefsels, organen of zelfs embryo’s te vormen (afb: Ophir Klein et al./Cell)
Onderzoekers in de VS hebben een nieuwe manier gevonden om instructies te geven die stamcellen vertellen om te groeien tot bepaalde weefsels. Dat zou iets kunnen betekenen voor het kweken van weefsels of zelfs van volledige organen, maar voorlopig is het zover nog (lang?) niet.Ze ontwierpen cellen die structuren vormen die ‘synthetische organisatoren’ worden genoemd. Deze structuren gaven instructies aan de stamcellen via biochemische signalen die morfogenen worden genoemd, die de stamcellen stimuleerden en in staat stelden om te groeien tot specifieke complexe weefsels en orgaanachtige ‘bouwsels’. Het onderzoek werd uitgevoerd met embryonale stamcellen van muizen.
“We kunnen deze synthetische organisatoren gebruiken om de stamcellen te stimuleren om verschillende delen van het vroege embryo te maken of om een hart of andere organen te maken,” stelt Ophir Klein, van de universiteit van Californië in San Francisco.
Zo konden wetenschappers de stamcellen ertoe aanzetten om een muizenlichaam te vormen dat zich uitstrekte van kop tot staart, vergelijkbaar met de normale embryonale ontwikkeling in de baarmoeder. Hoe groot dat embryo (?) werd vertelt het verhaal (=persbericht) niet.
In een ander geval konden de wetenschappers de stamcellen aanzetten om een grote hartachtige structuur te genereren, compleet met een centrale kamer en een regelmatige hartslag, samen met een netwerk van vroege bloedvaten.
“Dit type synthetisch organiserend celplatforms biedt een nieuwe manier om te communiceren met stamcellen en te programmeren hoe ze zich in ontwikkelen,” aldus Wendell Lim ook van de Californische universiteit UCSF. “Door te sturen en vorm te geven aan hoe stamcellen differentiëren en zich ontwikkelen, kunnen we mogelijk betere organen kweken voor transplantatie of organoïden voor ziektemodellering en om uiteindelijk weefselregeneratie ook bij levende patiënten toe te kunnen passen.”
Om de organiserende cellen te sturen en de ontwikkeling van stamcellen te controleren construeerden ze genetische codes in de cellen waardoor de cellen extra capaciteiten kregen. Die cellen kregen dan de opdracht om zich op een bepaalde manier aan stamcellen te hechten. Ook produceerden die cellen bepaalde biochemische signalen die wezenlijk zijn voor cellen in de vroege embryonale ontwikkeling
Schakelaar
.
Om de organiserende cellen effectief en nauwkeurig te kunnen sturen, ontwikkelden onderzoekers een chemische ‘schakelaar’ in de cellen, waarmee ze de levering van instructies aan stamcellen aan of uit konden zetten. Daarnaast installeerden ze een ‘zelfmoord’-schakelaar om de organiserende cellen te verwijderen als ze niet meer nodig waren.
Lim: “Deze synthetische organisatoren laten zien dat we verfijndere ontwikkelingsinstructies aan stamcellen kunnen geven door te construeren waar en wanneer specifieke morfogene (vormgevende; as) signalen worden gegeven. De organiserende cellen dragen zowel ruimtelijke informatie als biochemische informatie, waardoor we een ongelooflijke hoeveelheid controle krijgen die we nog niet eerder hadden.”
Klein stelt dat het gebruik van gemanipuleerde synthetische organiserende cellen het hen uiteindelijk mogelijk heeft gemaakt om in de toekomst echte toepassingen te bouwen. “De opmerkelijke wetenschap van het programmeren van instructies om stamcellen te verleiden, zou op een dag de deur kunnen openen om complexe ziektes aan te pakken. We zouden specifieke celtypen kunnen genereren, zoals een bètacel om insuline te maken of een neuron om de ziekte van Parkinson te behandelen, binnen de context van een groter stuk weefsel of zelfs een heel orgaan. Dit werk opent veel nieuwe en opwindende mogelijkheden.”
Bron: phys.org