Wetenschappers gebruiken 3D-omgeving om de groei van stamcellen te versnellen
Inhoudsopgave:
Gedurende ongeveer een decennium hebben wetenschappers rijpe cellen in stamcellen kunnen transformeren.
Het proces omvat het invoegen van een handvol genen in de kern van een reeds gedifferentieerde cel, zoals een huidcel. Deze genen vertellen de cel terug te keren naar een primordiale, ongedifferentieerde toestand zoals die wordt aangetroffen in vroege embryo's.
AdvertisementAdvertisementDergelijke cellen worden "geïnduceerde pluripotente stamcellen" of iPS-cellen genoemd, en hun vermogen om in een cel in het menselijk lichaam te veranderen, betekent dat ze een enorm wetenschappelijk en therapeutisch potentieel hebben.
Maar de wetenschappers van de laboratoriumtechniek die momenteel worden gebruikt om iPS-cellen te maken, duurt lang en produceert niet veel cellen. Dat is een groot struikelblok voor onderzoek.
Deze maand kondigde een groep Zwitserse onderzoekers aan dat ze misschien een manier hebben gevonden om de dingen te versnellen en hen in staat te stellen de Petrischaal te dumpen.
"Wat we momenteel beschikbaar hebben, is dit tweedimensionale plastic oppervlak dat veel, veel stamcellen helemaal niet leuk vinden," zei Matthias Lutolf, Ph. D., professor aan de Ecole Polytechnique Federale de Lausanne in Zwitserland en senior auteur van de studie, die werd gepubliceerd in het tijdschrift Nature Materials.
Meer lezen: Stamceltherapie een mogelijke behandeling voor reumatoïde artritis »
3-D gaan voor betere groei
Lutolf vertelde Healthline dat hij en zijn team een hypothese hadden opgesteld dat de pluripotente cellen zich anders zouden gedragen als ze zich in een omgeving bevinden die de driedimensionale omstandigheden beter nagebootst van het menselijk lichaam.
In het lichaam worden cellen gesuspendeerd in een netwerk van collageen en andere moleculen die bekend staan als de extracellulaire matrix. Het team zou deze omgeving min of meer kunnen benaderen met een door de mens gemaakt polymeer dat bekend staat als een PEG (polyethyleenglycol) -gel.
Wat ze vonden was dat zowel muizen- als menselijke cellen die in de gel waren gegroeid, efficiënter en sneller in iPS-cellen werden getransformeerd dan cellen die in een petrischaal werden gekweekt. In feite transformeerden de gelcellen zich in de helft van de tijd dat cellen in een schaal waren gegroeid.
Hun innovatie zou een echte zegen kunnen zijn voor stamcelwetenschappers, zei Kevin Whittlesey, een senior wetenschappelijk medewerker van het California Institute for Regenerative Medicine.
We hebben het over genezing, geen behandelingen. Kevin Whittlesey, California Institute for Regenerative MedicineMomenteel duurt het maanden om iPS-cellen in het laboratorium en maanden daarna te laten groeien om de specifieke cellen te produceren die een wetenschapper nodig heeft in de hoeveelheid die nodig is voor onderzoek, zei hij. En dat betekent betalen voor veel dure laboratoriumapparatuur.
Advertentieadvertenties"In al deze productieprocessen is tijd geld", vertelde Whittlesey aan Healthline.
Als het proces kan worden opgeschaald, is de uitbetaling potentieel enorm - en niet alleen financieel.
Theoretisch zouden wetenschappers van de toekomst cellen van de huid van een patiënt kunnen nemen, deze in stamcellen kunnen veranderen en vervolgens weefsel kunnen laten groeien dat de patiënt nodig heeft. Dit zou resulteren in orgaantransplantaties die een perfecte match zijn tussen donor en ontvanger - omdat ze dezelfde persoon zijn.
Advertentie"We hebben het over genezing, geen behandelingen," zei Whittlesey.
Tot nu toe hebben stamceltherapieën enig succes geboekt bij de behandeling van patiënten met multiple sclerose en bij het kweken van kraakbeen, botten en nieren in diermodellen.
Advertentie-advertentiesZowel embryonale cellen als iPS-cellen kunnen ook worden gebruikt om ziekten op cellulair niveau te bestuderen en om geneesmiddelen op bijwerkingen in het laboratorium te screenen voordat deze aan patiënten worden toegediend.
Meer lezen: combinatie van stamcellen, therapieën kan diabetes type 2 omkeren »
Problemen die gecorrigeerd moeten worden
Er zijn echter nog steeds veel barrières die patiënten van stamcelbehandelingen scheiden.
AdvertentieStamcellen delen per definitie ongecontroleerd, net als kankercellen. Het introduceren van ongedifferentieerde stamcellen in een patiënt zou de patiënt in gevaar brengen voor kanker.
Ook zijn embryonale en iPS-stamcellen notoir moeilijk te controleren. Zelfs cellijnen afgeleid van dezelfde oudercel - die genetisch identiek zouden moeten zijn - kunnen zich anders gedragen dan elkaar. Sommige cellijnen zijn veel beter dan andere om bepaalde weefsels te worden. Niemand begrijpt echt waarom.
Advertentie-adverterenHet gelexperiment behandelt geen van deze problemen. Lutolf legt uit dat zijn team slechts "proof of principle" liet zien dat de gel met succes kan worden gebruikt om stamcellen te produceren, hoewel ze niet precies weten waarom het zo goed werkt.
Hij vermoedt dat het te maken heeft met de manier waarop de cellen worden gevormd terwijl ze groeien.
"Door een driedimensionale omgeving te gebruiken, dwingen we mechanisch cellen mechanisch te laten groeien als stamcellen," zei Lutolf.
Meer lezen: onderzoekers breken het verouderingsproces af <
Ronde is beter dan plat
De huidcellen waaruit de iPS-cellen zijn afgeleid, zijn veel platter dan stamcellen. Het brede vlak van een petrischaal stimuleert de cellen om zich uit te strekken zoals hun ouderlijke huidcellen.
Maar in de gelmatrix zijn de beïnvloedbare jonge cellen aan alle kanten ingesloten, waardoor een omgeving ontstaat die veel beter geschikt is voor ronde stamcellen dan platte huidcellen.
We denken dat dit echt de manier zal veranderen waarop mensen drugs ontdekken en medicijnen testen. Matthias Lutolf, Ecole Polytechnique Federale de LausanneDit is niet de eerste keer dat cellen worden gekweekt in 3-D omgevingen. Wetenschappers zijn zelfs miniatuurorgels gegroeid door stamcellen zelf te organiseren in gelmatrices. Een Nederlands laboratorium groeide in 2009 een miniatuur muisinjectie.
Die ontdekking inspireerde Lutolf om zich naast het onderzoek van dergelijke miniatuurorgels, ook wel bekend als 'organoïden', te wenden."
" We denken dat dit echt de manier zal veranderen waarop mensen drugs ontdekken en medicijnen testen, "zei hij.
En behandel op een dag misschien patiënten.
