Waarom duurt het zo lang voordat behandelingen voor patiënten beschikbaar komen? Voordat een ATMP in de reguliere gezondheidszorg beschikbaar is voor patiënten, gaat er vaak wel 10 tot 20 jaar overheen. Waarom duurt dat zo lang?
Hoe maak je een organoïde?
Om van een patiënt organoïden te maken haalt een chirurg een heel klein stukje van een orgaan weg, bijvoorbeeld de darm, lever of huid. Uit dit kleine stukje afgenomen weefsel worden stamcellen gehaald die onderzoekers in het laboratorium kunnen laten delen en groeien. In de loop van een week vormen deze stamcellen zo ‘balletjes,’ en dat zijn de organoïden. In principe kun je van elk mens organoïden maken. Maar omdat dit een invasieve ingreep is, en er ethische bezwaren omheen hangen, gebeurt het eigenlijk alleen bij patiënten.
Er zijn verschillende manieren om organoïden te maken
Alle organoïden worden gemaakt van stamcellen. Er zijn grofweg drie manieren om organoïden te maken. De eerste manier is door ze te maken van volwassen stamcellen uit het orgaan waarop de organoïde moet gaan lijken. De tweede manier is door huidcellen te gebruiken. Deze kunnen onderzoekers herprogrammeren naar een stamcel die van alles kan worden. De derde manier is om een pluripotente stamcel zoals een embryonale stamcel te gebruiken.
Organoïden gemaakt van volwassen stamcellen
Bij deze techniek gebruik je volwassen stamcellen uit organen. Bijvoorbeeld uit een stukje darmwand worden darm stamcellen gehaald, uit een stukje lever de lever specifieke stamcellen, en uit de long de long specifieke stamcellen.
Volwassen stamcellen zijn verantwoordelijk om oude, versleten en dode cellen van het orgaan te vervangen en zo het orgaan gezond te houden. Dit is een heel normaal en gezond proces. In het laboratorium plaatsen onderzoekers de volwassen stamcellen in een omgeving die aangeeft dat de stamcellen moeten vermenigvuldigen om zo organoïden te kunnen vormen.
Organoïden gemaakt van huidcellen
Organoïden kunnen ook gemaakt worden door huidcellen ‘terug in de tijd’ te draaien. Hierdoor worden de huidcellen weer stamcellen die elk soort cel kunnen worden. Nu kan de stamcel weer een signaal krijgen die zegt welke orgaan-cel het moet worden.
Organoïden gemaakt van pluripotente stamcellen
Ook kunnen pluripotente stamcellen, zoals embryonale stamcellen, organoïden vormen. Hiervoor halen onderzoekers cellen uit een gedoneerd embryo en groeien ze deze cellen in het laboratorium. Net als bij de andere soorten stamcellen krijgen ook de embryonale stamcellen signalen die de cellen opvoeden om specifieke orgaan eigenschappen te uiten.
Organoïden vormen alleen als we het lichaam nabootsen
Stamcellen hebben houvast nodig
Om organoïden te groeien hebben de stamcellen ondersteuning nodig. In het lichaam zijn cellen altijd omringd door structuren die de cellen stabiliteit geven – net zoals een bank of een stoel ons ondersteunt als wij zitten. Daarom krijgen de stamcellen in het lab een zachte gel die het lichaam nabootst om in te groeien, zodat ze houvast vinden om organoïden te vormen.
Specifieke voeding maakt een specifieke organoïde
Stamcellen zijn cellen die in principe alles nog kunnen worden. Ze moeten daarom de juiste informatie krijgen om uit te groeien tot de gewenste organoïde. Die juiste informatie krijgen ze van de onderzoekers via verschillende voedingsstoffen. Om een darmorganoïde te krijgen heb je dus andere voedingsstoffen nodig dan voor een leverorganoïde.
We kunnen sommige organoïden nu al gebruiken voor het testen van medicijnen. Voor sommige andere soorten staan de toepassingen nog in de kinderschoenen.
Dit filmpje laat een hart-organoide zien, aangekleurd met een groene kleurstof die de beweging van het hart goed in beeld brengt. Als het hart samentrekt (‘klopt’), wordt er bloed uit hart gepompt. Het samentrekken van het hart zie je ook gebeuren in de organoide alleen op veel kleinere schaal (de organoide is kleiner dan een zoutkorrel). Het verspreiden van de groene kleurstof over de organoide laat zien dat het hart samentrekt. Het is belangrijk dat dit symmetrisch gebeurt.
Bron: Renee Maas, Joost Sluijter (Sluijter lab, regenerative medicine)
Voor- en nadelen van soorten organoïden
Organoïden gemaakt van volwassen stamcellen en huidcellen zijn zeer waardevol voor onderzoek naar hoe de cellen van een specifieke patiënt zich gedragen. Ze bootsten het gedrag van de cellen in het lichaam van de patiënt goed na. Ook genetische aandoeningen of defecten worden weerspiegeld door deze organoïden. Dit kan niet met organoïden gemaakt van pluripotente stamcellen.
Daarentegen kunnen organoïden gemaakt van volwassen stamcellen alleen het orgaan van oorsprong worden omdat ze enigszins gespecialiseerd zijn (zie artikel over stamcellen). Daartegenover kunnen huidcellen of pluripotente stamcellen tot alle verschillenden organen worden opgevoed en kunnen we zo onderzoek naar elk orgaan doen en verminderen we het gebruik van proefdieren.
Verder lezen over onderzoek
Wat doet een RM-onderzoeker? Wat doen onderzoekers in de regeneratieve geneeskunde eigenlijk, en hoe werken verschillende vakgebieden in dit veld samen?
Welke opleiding kan ik volgen om RM-onderzoeker te worden? Nieuwsgierig naar een carrière in de regeneratieve geneeskunde? Lees welke opleiding(en) je kunt volgen en wat de loopbaanmogelijkheden zijn.
Is 3D-bioprinten niet heel kostbaar? Wie betaalt de rekening en is het dan niet enkel beschikbaar voor de rijken? Hoge kosten van nieuwe technologieën kunnen zorgen oproepen over (toenemende) sociale ongelijkheid.
Waar kun je organoïden voor gebruiken? Organoïden worden gebruikt om de werking van ziektes te bestuderen, maar ook om medicijnen te testen op een patiënt-specifieke manier.
Hoe maak je een organoïde? Organoïden worden gemaakt van stamcellen van patiënten. Door het lichaam na te bootsen groeien stamcellen uit tot een soort mini-orgaantje.
Waar kun je stamcellen voor gebruiken? Stamcellen kun je gebruiken om te snappen hoe ziektes ontstaan, om patiënt-specifieke medicijnen te testen en om patiënt-specifieke vervangende organen te kweken.
Kunnen modellen zoals organen-op-chips proefdieren vervangen? Om de gezondheid van mens en dier te blijven verbeteren, ontwikkelen onderzoekers alternatieven voor proefdieren, zoals organ-on-a-chip modellen.
Bronnen:
- Wetenschappelijk artikel van J. Kim et al. (2020) over organoïden (in het Engels)
Geschreven door:
Vivian Lehmann Laatst bewerkt op 29 augustus 2022