211service.com
Een rudimentaire lever wordt gekweekt uit stamcellen
In werk dat de hoop zal wekken dat organen kunnen worden gerepareerd of zelfs helemaal opnieuw kunnen worden gekweekt met behulp van het eigen weefsel van een patiënt als grondstof, hebben Japanse onderzoekers functionerend leverweefsel gemaakt van stamcellen en dit met succes in muizen getransplanteerd.
De onderzoekers ontdekten dat een mengsel van menselijke leverprecursorcellen en twee andere celtypen spontaan driedimensionale structuren kunnen vormen die leverknoppen worden genoemd. Bij de muizen vormden deze leverknoppen functionele verbindingen met natuurlijke bloedvaten en voerden ze enkele leverspecifieke functies uit, zoals het afbreken van medicijnen in de bloedbaan.
Het is mogelijk dat de techniek zal werken met andere orgaantypes, waaronder de alvleesklier, nier of longen, zei hoofdauteur Takanori Takebe, een wetenschapper aan de Yokohama City University in Japan, dinsdag op een persconferentie, geholpen door een vertaler. De studie , gepubliceerd in Natuur op woensdag is de eerste demonstratie dat een rudimentair menselijk orgaan kan worden geproduceerd met behulp van geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPS), zegt Takebe.
Deze iPS-cellen worden gemaakt door rijpe cellen, zoals huidcellen, om te zetten in een toestand van waaruit ze zich kunnen ontwikkelen tot vele andere celtypen (zie The Science of iPS Cells). De ontdekking dat rijpe cellen geherprogrammeerd kunnen worden om deze toestand aan te nemen, was de basis van de Nobelprijs voor Fysiologie of Geneeskunde 2012 .
De studie biedt een precedent om na te denken over het maken van organen en het reconstrueren van meer complexe driedimensionale structuren of weefsels, zegt George Daley , directeur van het stamceltransplantatieprogramma in het kinderziekenhuis in Boston. De onderzoekers gingen op een creatieve manier te werk om de proto-lever te bouwen, zegt Daley, door drie verschillende celtypen te combineren: levercelprecursoren afgeleid van menselijke iPS-cellen, bloedvatprecursoren genaamd endotheelcellen en bindweefselprecursoren genaamd mesenchymale stamcellen. Zowel het bloedvat als de voorlopercellen van het bindweefsel werden geoogst uit de navelstrengen.
De bevindingen van Takebe en zijn collega's bouwen voort op bestaand werk dat aantoont dat het samen kweken van meerdere celtypen onderzoekers kan helpen bij het ontwikkelen van fysiologische driedimensionale weefsels in het laboratorium, zegt Yoon-Young Jango , directeur van het Stem Cell Biology Laboratory aan de Johns Hopkins University School of Medicine. Andere groepen hebben ook aangetoond dat stamcellen - wanneer ze de juiste chemische signalen krijgen - zich spontaan kunnen ontwikkelen tot driedimensionale structuren die lijken op natuurlijke weefsels, zoals het netvlies (zie Groeiende oogbollen).
De methoden die de onderzoekers in de nieuwe studie gebruiken, bootsen ook enkele aspecten van de natuurlijke embryonale ontwikkeling van de lever na. Op deze manier vasthouden aan de principes van ontwikkelingsbiologie is een strategie die velen in de regeneratieve geneeskunde volgen, zegt Daley. Deze studie is een goed voorbeeld waarbij het genereren van een meer geordende driedimensionale organoïde waarschijnlijk de route is die de meesten van ons gaan, zegt hij. Het vermogen van deze organoïden om het menselijke leverspecifieke metabolisme van geneesmiddelen te mediëren, is een zeer indrukwekkend bewijs van het principe voor het nut van deze benadering.
Om het therapeutische potentieel van hun techniek te demonstreren, transplanteerden Takebe en collega's een dozijn leverknoppen in de buik van muizen waarvan de natuurlijke leverfunctie werd uitgeschakeld met een medicijn. De transplantaties hielden deze muizen in leven gedurende de maand dat ze werden bekeken.
De leverknoppen bereikten niet alle functies van een volwassen lever. Ze vormden bijvoorbeeld geen galkanaalsysteem. In lopend onderzoek heeft het team echter ontdekt dat als de knoppen in een bestaande lever worden getransplanteerd, het lichaam gebruik lijkt te maken van het bestaande galsysteem, zei Takebe per e-mail.
Takebe zei dat een mogelijk therapeutisch gebruik van de methode zou kunnen zijn het afleveren van microscopisch kleine leverknoppen aan menselijke patiënten via een grote ader die verbinding maakt met de lever om de overleving na leverfalen te verbeteren. Hij zei dat hij optimistisch was dat maar liefst 30 procent van de leverfunctie via deze methode zou kunnen worden hersteld.
Maar Takebe schatte dat zo'n behandeling nog zeker 10 jaar weg is. In de tussentijd moet de methode worden verbeterd zodat de leverknoppen veel efficiënter kunnen worden geproduceerd. Het probleem is om voldoende leverknoppen te maken, in voldoende hoeveelheden, om er een levensvatbare therapie van te maken, zei hij.
Het potentieel van pluripotente stamceltherapie is groot, zegt Jang. Maar hij waarschuwt dat er nog veel meer werk moet worden verzet om hun werkelijke waarde in de kliniek aan te tonen, inclusief een langetermijnevaluatie van hun veiligheid.
Een directer gebruik voor iPS-cellen zou kunnen zijn voor het screenen van kandidaat-geneesmiddelen. Onderzoek met patiëntrelevante modellen van complexe ziekten zoals levercirrose en kanker zou helpen bij de ontdekking van betere cellulaire en moleculaire doelen voor de ontwikkeling van geneesmiddelen, zegt Jang.