Onderzoekers kweken harige huid in het lab

Waarom mensenhuid kweken lastig is

Echte menselijke huid bestaat uit twee lagen. Om een realistische menselijke huid te kweken, moeten die twee lagen dus samen groeien. Dat is lastig, want de cellen in de twee lagen hebben allebei een andere embryonale oorsprong.

Heel vroeg in de ontwikkeling van de mens, als het embryo nog slechts uit een aantal cellen bestaat, organiseren die cellen zich in drie groepen. Ze kiezen als het ware een beroepsrichting: het endoderm, het mesoderm of het ectoderm. ‘Endo’ betekent ‘binnenin’: endodermcellen vormen later in de ontwikkeling onder andere de lever, blaas, longen en slokdarm. ‘Meso’ betekent ‘midden’: mesodermcellen vormen spier, bot, vetweefsel en bloedvaten. Het haar, nagels, de mond en de neus worden gevormd uit ectodermcellen. Ecto- betekent ‘aan de buitenkant’.

De menselijke huid heeft twee van die beroepsgroepen nodig. De bovenste laag, de epidermis, wordt gevormd uit het endoderm. De dermis daarentegen, de onderste laag huid, wordt gevormd vanuit het mesoderm. Onderzoekers moeten dus twee verschillende soorten cellen, die al heel vroeg in de ontwikkeling van elkaar gescheiden worden, samen laten groeien om realistische mensenhuid te kweken.

Bij de oude methode van huid kweken werden stamcellen uit de bovenste laag huid ingezet om nieuwe cellen te produceren. Die cellen hebben al een beroepsgroep gekozen en kunnen alleen cellen maken uit de bovenste laag huid, en niet uit de onderste.

Organoïden en groeicocktails

De Amerikaanse onderzoekers gebruikten daarom volwassen huidcellen, die als het ware zijn gereset naar de embryonale vorm. Die cellen hebben dus nog geen beroepsgroep gekozen, en kunnen alle soorten cellen worden, van hersencellen tot tanden. Om de cellen stap voor stap aan te sporen om huid te vormen, voegden de onderzoekers cocktails van voedingsstoffen en chemicaliën toe.

Na meer dan honderd dagen groeien ontstond er een realistische huid, bestaande uit twee lagen, inclusief zenuwen, vetcellen, spierachtige cellen en haarzakjes. Getransplanteerd op naakte muizen groeiden er lange, bruine haren uit de huid, ontstonden er talgkliertjes en zelfs pigmentatie.

De nieuwe manier om de huid te laten groeien werd eigenlijk bij toeval ontdekt. Onderzoeker Karl Koehler werkte aan een modelsysteem voor het binnenoor. Hij wilde cellen creëren die geluid kunnen opvangen, om daarmee onderzoek te kunnen doen naar gehoorverlies en evenwichtsstoornissen. Bij het maken van de geschikte mix van voedingsstoffen en chemicaliën om de cellen aan te sporen om binnenoren te gaan vormen, vormde zich huidweefsel als bijproduct.

“We probeerden eerst om het huidweefsel te verwijderen, als onkruid uit een tuin,” zegt Koehler in een persbericht. “Maar toen zagen we de waarde van het groeien van harige huid in een schoteltje. We pasten onze aanpak aan en probeerden de cellen die binnenoor wilden worden te elimineren, ten gunste van de huid.” Zo kwam uiteindelijk een protocol tot stand om de embryonale cellen huidcellen te laten worden.

Achtergebleven embryonale cellen maken teratomen. “Dat zijn hele akelige tumoren, waar van alles en nog wat in zit. Tanden, een schildklier, haar. Er is angst dat je een teratoom transplanteert samen met het stukje weefsel”, legt Clevers uit. Op dit moment vindt er onderzoek plaats waarbij synthetische versies van embryonale cellen worden getransplanteerd bij mensen, met name in het oog, waar goed zichtbaar is of er zich iets ontwikkelt wat daar niet hoort. “Maar zeker voor iets als kaalheid neem je dit risico niet”, stelt Clevers.

Voor patiënten met ernstige brandwonden is er zeker behoefte aan een mooiere, realistischere huid. “Maar dan moet je heel zeker weten dat je patiënten niet van de regen in de drup brengt met het risico op kanker.”

De nieuwe, realistische huid is op dit moment nog een ‘proof of concept’. Er moet nog veel onderzoek verricht worden voor de huid ingezet kan worden bij het behandelen van mensen met grote wonden en brandwonden, en wellicht ook voor het testen van medicijnen en cosmetica. Volgens de onderzoekers zelf biedt de harige huid op dit moment geen oplossing voor kaalheid: de techniek is veel te duur en transplantatie zou meer dan een jaar duren.