Een stap dichter bij kunstmatige levers
CAMBRIDGE, MA - Prometheus, de
mythologische figuur die het vuur stal van de goden, werd
gestraft voor deze diefstal door hem vast te binden aan een
rots. Elke dag voedde een adelaar zich met zijn lever, die
vervolgens groeide om dan de volgende dag opnieuw te worden
opgegeten.
Moderne wetenschappers weten dat er een
kern van waarheid zit aan het verhaal, zegt MIT ingenieur
Sangeeta Bhatia: De lever kan zich inderdaad regenereren als
een deel ervan wordt verwijderd. Toch hebben de
onderzoekers, die probeerden kunstmatig leverweefsel te
produceren voor transplantatieherhaaldelijk gefaald: levende
levercellen, bekend als hepatocyten, verliezen snel hun
normale functie wanneer ze verwijderd zijn uit het lichaam.
"Het is een paradox omdat we weten dat
levercellen kunnen groeien maar op één of andere manier
kunnen wij ze niet aan de groei krijgen" buiten het lichaam,
zegt Bhatia, de John en Dorothy Wilson hoogleraar
Gezondheidswetenschappen en Technologie en Elektrotechniek
en Informatica aan MIT, een senior associate lid van het
Broad Institute en lid van het MIT Koch Institute for
Integrative Cancer Research en het Institute for Medical
Engineering and Science.
Nu hebben Bhatia en collega's een stap in
de goede richting gezet. In een studieverslag dat verschenen
is in het 2 juni nummer van Nature Chemical Biology, melden
ze een dozijn chemische verbindingen te hebben ontdekt die
niet alleen de levercellen helpen hun normale functie te
behouden wanneer ze gekweekt worden in een labo maar ook de
mogelijkheid hebben om nieuw weefsel te produceren.
Dergelijke gekweekte cellen kunnen
onderzoekers helpen tot het ontwikkelen van weefsel waarmee
veel van de 500 miljoen mensen die lijden aan chronische
leverziekten zoals hepatitis C zouden kunnen behandeld
worden.
Hoofdauteur van het studieverslag is Jing
(Meghan) Shan, een afgestudeerde student in de Harvard-MIT
Division of Health Sciences en Technology. Leden van
Bhatia's lab samen met onderzoekers van het Broad Institute,
Harvard Medical School en de Universiteit van van Wisconsin
werkten mee aan het onderzoek.
Grootschalige screening.
Bhatia heeft vroeger al een manier
ontwikkeld om tijdelijk de normale lever celfunctie te
behouden na verwijdering van de cellen uit het lichaam, door
ze te vermengen met fibroblastcellen van muizen. Voor deze
studie, gefinancierd door de National Institutes of Health
en het Howard Hughes Medical Institute, paste het
onderzoeksteam het systeem aan, zodat de levercellen konden
groeien samen met de fibroblast cellen in een labo omgeving.
Hierdoor konden de onderzoekers overgaan tot grootschalig
snel onderzoek over hoe 12.500 verschillende chemicaliën
invloed uitoefenen op de lever celgroei en zijn functie.
De lever heeft ongeveer 500 functies,
onderverdeeld in vier algemene categorieën: geneesmiddelen
ontgifting, energiemetabolisme, eiwitsynthese en gal
productie. David Thomas, een universitair onderzoeker in
samenwerking met Todd Golub bij het Broad Institute maten
expressie niveaus van 83 leverenzymen die enkele van de
meest pietluttige functies handhaven.
Na screening van duizenden levercellen van
acht verschillende weefsel donoren, identificeerden de
onderzoekers 12 verbindingen die de cellen hielpen hun
functies te behouden en de celdeling te bevorderen.
Twee van die verbindingen leken vooral
goed te werken in cellen van jongere donoren, zodat de
onderzoekers - waaronder Robert Schwartz, een IMES postdoc,
en Stephen Duncan, een professor van menselijke en
moleculaire genetica aan de Universiteit van Wisconsin - ze
ook testten in levercellen gegenereerd op basis van
geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPSCs). Wetenschappers
hebben vroeger geprobeerd om hepatocyten te maken van iPSCs
maar dergelijke cellen bereikten doorgaans niet een volledig
volwassen toestand. Echter, bij behandeling met deze twee
verbindingen, rijpen de cellen helemaal.
Bhatia en haar team vragen zich af of deze
verbindingen het universele rijpingsprogramma voor andere
typen cellen kunnen beïnvloeden en lanceren. Andere
onderzoekers testen momenteel de verbinding op een
verscheidenheid van soorten cellen gegenereerd uit iPSCs.
In toekomstige studies is het MIT-team van
plan om de behandelde levercellen op polymeer weefsel te
kweken en ze te implanteren bij muizen, om te testen of ze
kunnen worden gebruikt als vervanging van de lever weefsels.
Ze zijn ook bezig met de mogelijkheid voor de ontwikkeling
van de verbindingen als geneesmiddel om de patiënten te
helpen eigen leverweefsel aan te maken. Het team werkt samen
met Trista Noord en Wolfram Goessling van de Harvard Medical
School.
