Je leest:

Darmweefsel uit één stamcel

Darmweefsel uit één stamcel

Auteur: | 30 maart 2009

Utrechts biologen ontwikkelden een kweekmethode om bij muizen vanuit één stamcel een compleet stuk darmepitheel te laten groeien. Het gekweekte darmweefsel is niet van origineel te onderscheiden. In de toekomst is het wellicht mogelijk om kunstmatig darmepitheel te maken. Dit kan worden ingezet om schade aan de darmen, bijvoorbeeld door kanker, te herstellen.

Het lijkt mogelijk om vanuit één stamcel een compleet stuk darmepitheel te laten groeien. Biologen van het Hubrecht Instituut in Utrecht wisten, met behulp van verschillende groeifactoren, de juiste kweekmethode voor darmstamcellen uit muizen te ontwikkelen. Het onderzoek leidde tot een octrooi op de methode en een publicatie in vakblad Nature.

Crypten en villi

Het darmepitheel is een cellaag die de darmwand bedekt en op die manier een barrière vormt voor ongewenste gasten. Het epitheel vernieuwt zichzelf en is daarmee één van de snelst groeiende weefsels in zoogdieren. Verschillende darmcellen ontstaan uit stamcellen die diep in instulpingen (crypten) van het darmepitheel liggen. Deze stamcellen migreren richting het topje van de darmvlokken (villi) en specialiseren zich onderweg tot een bepaald celtype. Zo liggen er in het epitheel enterocyten die betrokken zijn bij vertering, opname en transport van voedingsstoffen en goblet cellen die eiwitten maken om het epitheel zelf te beschermen.

Een darmvlok (villus) onsloten door twee instulpingen (crypten). In de crypten liggen stamcellen die zorgen voor zelfvernieuwing van het darmepitheel. Afbeelding: Toshiro Sato and Hans Clever

Als de gespecialiseerde cellen aankomen bij het topje van de darmvlokken gaan zij over tot geprogrammeerde celdood (apoptose). Dode cellen worden vervangen door jongere cellen, waardoor er een constante aanmaak en aanstroom van nieuwe cellen is. De onderzoeksgroep van het Hubrecht Instituut ontdekte dat darmcellen in het epitheel van muizen ongeveer vijf dagen te leven hebben. Stamcellen in de darmen zijn van andere cellen te onderscheiden door expressie van het gen Lgr5. Met behulp van een marker voor dit gen werd duidelijk dat er vier tot zes stamcellen in iedere crypt aanwezig zijn.

Kweekdarm

De Utrechtse biologen slaagden er ook in om darmstamcellen te isoleren. Normaal gesproken gaan de cellen direct nadat zij geoogst zijn dood, maar door het toevoegen van verschillende groeifactoren blijven ze delen. Eén stamcel ontwikkelt zich binnen vier dagen tot honderd cellen en kan uiteindelijk uitgroeien tot een complete crypt of zelfs een vrij groot stuk darmepitheel. Het gekweekte darmweefsel is daarbij niet te onderscheiden van origineel darmepitheel. Het Hubrecht Instituut heeft inmiddels octrooi aangevraagd op de kweekmethode.

Groei van een compleet stuk darmepitheel uit één stamcel in het laboratorium van het Hubrecht Instituut. De onderzoekers lieten de kweekdarm maandenlang groeien en iedere maand nam de omvang van het orgaan 500 keer toe. Afbeelding: Toshiro Sato and Hans Clever. Klik op de afbeelding voor een grotere versie

De kweekdarm maakt onderzoek naar de formatie van crypten en darmvlokken makkelijker, maar dat is zeker niet de enige toepassing. Sommige stamcellen in de darmen van muizen hebben een mutatie waardoor zij het tumoronderdrukkende eiwit APC missen, met darmkanker tot gevolg. In samenwerking met onderzoeksinstituut MIT in Boston wordt nu gekeken of bloedvaten met het darmweefsel mee kunnen groeien. Als dat lukt, kunnen we in de toekomst misschien kunstmatig darmepitheel maken om beschadigde darmen te herstellen.

Bronnen

Single Lgr5 stem cells build crypt-villus structures in vitro without a mesenchymal niche (Toshiro Sato e.a.), Nature, 29 maart 2009

Zie ook:

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 30 maart 2009

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.