Transplanteren van mini-niertjes

Cathelijne van den Berg (Leids Universitair Medisch Centrum) maakt sterk vereenvoudigde niertjes uit stamcellen en transplanteert die in muizen. Daar beginnen de mini-niertjes voorzichtig met bloed filtreren.

‘Ik bak poffertjes’, grapt stamcelbioloog Cathelijne van den Berg. ‘Poffertjes gemaakt uit stamcellen. We beginnen met gewone cellen uit huid, bloed of urine van proefpersonen. Je herprogrammeert die cellen en brengt ze terug naar het allereerste begin van hun ontwikkeling. Alsof je op control-alt-delete drukt. Deze cellen heten geïnduceerde pluripotente stamcellen.

Vanuit die beginstaat kunnen we de cellen sturen en zich laten ontwikkelen tot een klompje nierfiltertjes. We noemen dat een mini-nier of organoïde. Het ziet eruit als een poffertje van een halve centimeter doorsnee.’

Dansend nierweefsel

Cathelijne probeert het recept voor het perfecte ‘poffertje’ te vinden. ‘Het steekt erg nauw. Ik ben eindeloos bezig met welke groeifactoren je toe moet voegen, op welke tijdstippen en in welke hoeveelheden. Voeg je een groeifactor bijvoorbeeld een dag later toe, dan krijg je iets heel anders. Een verre collega heeft eens een kloppend stukje ‘nierweefsel’ in haar kweekbakje gehad. Wat bleek? Er waren hartcellen ontstaan.’

Zelforganiserende mini-niertjes

‘Na een dag of 12 hoef je de stamcellen niet meer te sturen met groeifactoren. De stamcellen gebruiken hun interne richtingaanwijzers en ontwikkelen zich vanzelf tot allerlei typen niercellen. Die niercellen gaan met elkaar communiceren. Ze geven elkaar instructies hoe ze zich moeten organiseren tot grotere structuren, net als in een embryo gebeurt. Zo ontstaan spontaan nierfiltertjes met nierbuisjes.’

Niertjes kweken

‘Het is jammer dat de ontwikkeling van alle mini-niertjes na 4 weken in een kweekbakje stil komt te staan. Dat komt doordat ze de doorbloeding en bloeddruk missen die je in een echte nier hebt.

Daarom hebben wij onze organoïden getransplanteerd in muizen. Dat was pionierswerk. We legden de organoïden voorzichtig bovenop de nieren van de muizen. We ontdekten dat er al na een paar dagen bloedvaatjes groeiden in de organoïden. Daar ging bloed door stromen en de organoïden begonnen zelfs een beetje te werken!

De organoïden maakten onderscheid tussen grote en kleine stoffen in het bloed en verwijderden, zoals het hoort, alleen de kleine stoffen uit het bloed. We weten nog niet hoe die kleine stoffen verwerkt worden door de nierbuisjes en of ze uitgeplast worden.’

Onzichtbare nier

‘Dat de organoïden voorzichtig beginnen te functioneren, biedt perspectief voor patiënten. De ontwikkelingen in het stamcelonderzoek gaan zo snel, dat had ik nooit voor mogelijk gehouden toen ik 10 jaar geleden aan dit werk begon. Het zal nog zeker 5 tot 15 jaar duren voordat we ons onderzoek bij nierpatiënten kunnen toepassen. Eerst zullen organoïden vooral gebruikt worden voor onderzoek, bijvoorbeeld om medicijnen op uit te proberen of nierziekten beter te begrijpen.

Maar het doel is duidelijk: we willen organoïden kweken uit eigen cellen van een patiënt en die organoïden terugplaatsen in diens lichaam. Daarnaast willen we stamcellen maken die je kunt opslaan voor meerdere patiënten, om op afroep organoïden van te maken. Er wordt al gewerkt aan manieren om die stamcellen onherkenbaar te maken voor het afweersysteem. Zo hopen we universeel transplanteerbare organoïden te kweken die niet afgestoten worden door het lichaam.’

Stoomcursus stamcellen

Het menselijk lichaam is opgebouwd uit verschillende soorten cellen en elk celtype heeft een eigen taak. Wanneer zo’n cel volgroeid is, kan hij geen ander werk doen. Een stamcel is een speciale cel die wel in staat is in een ander celtype te veranderen.

Er zijn volwassen en embryonale stamcellen. Volwassen stamcellen zijn al ‘gespecialiseerd’ tot een bepaald celtype en kunnen bijdragen aan weefselherstel, zoals bijvoorbeeld het vernieuwen van je huid.

Embryonale stamcellen bevinden zich alleen in embryo’s. Deze cellen zijn ‘pluripotent’. Dat betekent dat ze zich nog kunnen ontwikkelen tot elk celtype waaruit een menselijk lichaam is opgebouwd.

Sinds 15 jaar is het mogelijk volgroeide cellen uit huid, bloed of urine met een speciale behandeling weer pluripotent te maken. Dat proces heet herprogrammeren en deze nieuwe cellen heten geïnduceerde pluripotente stamcellen. Wetenschappers kunnen deze cellen laten ontwikkelen of differentiëren tot bijvoorbeeld mini-niertjes.

Tekst: Berber Rouwé

Deze column verscheen eerder in Wisselwerking, magazine voor en door nierpatiënten.