Makkelijker hartcellen maken uit eigen huidcellen Naar overzicht

20 juli 2015 | NIEUWSBERICHT

De onderzoeksgroep van prof. Christine Mummery vormt door hartpatienten afgestane huidcellen in het lab om tot stamcellen. Deze laat men vervolgens stapsgewijs uitrijpen tot diverse typen hartspiercellen. Tot voor kort was de celoogst echter gering en beperkt tot ventrikelcellen en atriumcellen. In Nature Biotechnology beschrijven de onderzoekers hoe de celproductie aanzienlijk kan worden opgeschaald. En passant ontdekte men dat dit eveneens geldt voor geleidingscellen, ook wel pacemakercellen genoemd. Dit vormt de basis voor onderzoek naar de (moleculaire) oorzaak en behandeling van een breed spectrum aan hartziekten.

Gewone lichaamscellen kan men tegenwoordig in het lab een soortverjongingskuur laten ondergaan. Ze worden stamcellen met het vermogen alle mogelijke celtypen te vormen. Die stamcellen dwingt men eerst een bepaalde richting uit (het worden `voorlopercellen') en na een aantal delingen rijpen deze cellen uit tot het gewenste celtype. In Leiden weet men zo hartspiercellen te maken, bijvoorbeeld uit cellen afkomstig van mensen met een erfelijke hartziekte. Dergelijke kweekcellen leren ons veel over de oorzaak en ontwikkeling van hartkwalen. Bovendien kunnen er nieuwe medicijnen op worden getest, zoals middelen tegen hartritmestoornissen.

Nu ook geleidingscellen

"Het heeft ons jaren gekost een protocol uit te werken om uit die zogeheten geinduceerde pluripotente stamcellen hartspiercellen te maken," vertelt prof. Christine Mummery, afdelingshoofd Anatomie en Embryologie van het LUMC. "Aanvankelijk was het probleem dat vervolgens vier van de vijf cellen kenmerken hadden van de ventrikelcellen (hartkamercellen) en slechts een vijfde van atriumcellen (boezemcellen). Vorig jaar publiceerden we hoe door op het juiste moment vitamine A toe te voegen, de balans zo kan worden verschoven dat twee van de drie cellen kenmerken heeft van een atriumcel. Toch misten we nog een hele belangrijke component: de zogeheten geleidings(`pacemaker')cel, die de samentrekkingen van het hart regelt door periodiek elektrische signalen af te geven aan de andere harspiercellen."

Gigantische opschaling

Er was nog een ander probleem: in tegenstelling tot bijvoorbeeld voorlopercellen van hersencellen delen hartvoorlopercellen slechts enkele keren. Beide problemen lijken nu opgelost. De onderzoekers voorzagen de stamcellen van een extra kopie van een gen betrokken bij celdeling in het foetale hart, met daaraan een moleculaire aan-uit-schakelaar gekoppeld die reageert op een antibioticum. Ook bouwde men een genconstruct in dat een lichtgevend (groen) eiwit maakt zodra zo'n cel het kenmerk krijgt van een (hart)voorlopercel. Het juiste moment om het antibioticum toe te dienen bleek te zijn vlak voordat de cellen groen zouden worden: aldus deelden de voorlopercellen nog minstens veertig keer alvorens hartspiercel te worden, een gigantische opschaling.

Biopacemaker

Door het antibioticum te verwijderden kan men voorlopercellen op ieder moment laten uitrijpen tot hartspiercellen, mits men de juiste mix stoffen toevoegt. Mummery: "Maar nu we zoveel meer hartspiercellen hadden viel ons op dat er (kloppende) cellen tussen zaten die niet groen waren geworden. Bij nadere analyse bleken dat geleidingscellen te zijn. We hadden al eerder het vermoeden gehad van dergelijke cellen, maar nu bleek hun aandeel ruim voldoende om ze met behulp van antilichamen tegen een specifiek kenmerk te verrijken tot 100 procent. We kunnen nu dus ook de effecten van allerlei medicijnen testen op modellen voor aandoeningen van het geleidingssysteem. En in de toekomst zullen elektrische pacemakers misschien kunnen worden vervangen door lichaamseigen biopacemaker."

Birket MJ, Ribero MC, Verkerk AO, Ward D, Leitoguinho AR, Hartogh SC den, Orlova VV, Devalla HD, Schwach V, Bellin M, Passier R, Mummery CL. Expression and developmental patterning of cardiovascular progenitor cells derived from human pluripotent stem cells. Nature Biotechnology 2015