Wetenschappers creëren eerst de menselijke slokdarm in stamcel
Voor het eerst zijn onderzoekers erin geslaagd om in het laboratorium een menselijke slokdarm te creëren. Dit kan de weg banen voor nieuwe, regeneratieve behandelingen.
De slokdarm is de spierbuis die het voedsel en de vloeistoffen die we binnenkrijgen van onze keel helemaal naar onze maag verplaatst.
Dit orgaan is gemaakt van verschillende soorten weefsel, waaronder spieren, bindweefsel en slijmvliezen.
Wetenschappers van het Cincinnati Children’s Center for Stem Cell and Organoid Medicine (CuSTOM) in Ohio hebben deze weefsels kunstmatig gekweekt in het laboratorium met behulp van pluripotente stamcellen, of stamcellen die elke vorm kunnen aannemen en elk weefsel in het lichaam kunnen aanmaken.
Het team - dat werd geleid door Jim Wells, Ph.D., de Chief Scientific Officer bij CuSTOM - kweekte volledig gevormde menselijke slokdarm in het laboratorium en zette zijn bevindingen uiteen in een artikel dat in het tijdschrift werd gepubliceerd. Cel Stamcel.
Voor zover zij weten, is dit de eerste keer dat een dergelijke prestatie is bereikt met alleen pluripotente stamcellen.
In het laboratorium gekweekte slokdarmorganoïden kunnen helpen bij de behandeling van een reeks aandoeningen, zoals slokdarmkanker en gastro-oesofageale refluxziekte (GERD).
Ze kunnen ook helpen bij de behandeling van meer zeldzame aangeboren ziekten, zoals slokdarmatresie (een aandoening waarbij de bovenste slokdarm geen verbinding maakt met de onderste slokdarm) en oesofageale achalasie (waarbij de slokdarm niet samentrekt en dus geen voedsel kan passeren).
Volgens recente schattingen treft GERD - ook bekend als zure reflux - ongeveer 20 procent van de bevolking van de Verenigde Staten. In 2018 zullen meer dan 17.000 mensen in de VS slokdarmkanker krijgen.
Zoals Wells en het team in hun paper uitleggen, draagt het hebben van een volledig functioneel model van de menselijke slokdarm - in de vorm van een in een laboratorium gekweekte organoïde - bij tot een beter begrip van deze ziekten.
De bevindingen kunnen ook leiden tot betere behandelingen met regeneratieve geneeskunde.
Sleuteleiwitten helpen wetenschappers om slokdarm te laten groeien
Terwijl ze probeerden de organoïden te vormen, concentreerden Wells en team zich op een eiwit genaamd Sox2 en het gen dat ervoor codeert. Eerder onderzoek had aangetoond dat verstoring van dit eiwit leidt tot een reeks slokdarmaandoeningen.
De wetenschappers kweekten menselijke weefselcellen, evenals cellen uit de weefsels van muizen en kikkers, om de rol van Sox2 in de embryonale ontwikkeling van de slokdarm nader te onderzoeken.
Het team onthulde dat Sox2 de vorming van slokdarmcellen stimuleert door een andere genetische route te remmen die stamcellen zou 'vertellen' om zich in plaats daarvan tot ademhalingscellen te vormen.
Ze wilden ook de effecten van Sox2-deprivatie in deze belangrijke ontwikkelingsstadia bestuderen. Uit het experiment bleek dat het verlies van Sox2 resulteerde in een vorm van slokdarmatresie bij de muizen.
Ten slotte waren ze in staat om slokdarmorganoïden te maken die 300-800 micrometer lang waren na 2 maanden. De wetenschappers testten vervolgens de samenstelling van de in het laboratorium gekweekte weefsels en vergeleken deze met die van menselijk slokdarmweefsel verkregen uit biopsieën.
Wells en team melden dat de twee soorten weefsels een zeer vergelijkbare samenstelling hadden. Wells geeft commentaar op de klinische betekenis van de organoïden en zegt:
"Behalve dat ze een nieuw model zijn om geboorteafwijkingen zoals slokdarmatresie te bestuderen, kunnen de organoïden worden gebruikt om ziekten zoals eosinofiele oesofagitis en Barrett's metaplasie te bestuderen, of om genetisch aangepast slokdarmweefsel voor individuele patiënten te bio-engineering."
"Aandoeningen van de slokdarm en luchtpijp komen genoeg voor bij mensen dat organoïde modellen van de menselijke slokdarm zeer gunstig kunnen zijn."
Jim Wells, Ph.D.
