Terug naar het overzicht

Kidney organoids as disease model to rescue tubulopathies

Projectcode 17PhD04 Projectleider prof. dr. Joost Hoenderop Projecttype PhD Student Organisatie Radboudumc - Afd. Fysiologie Toegekend bedrag € 259.637,80 Startdatum 10-09-2018 Looptijd 48 maanden Status Afgerond

Doel

Ontwikkelen van geavanceerde organoïd-nieren voor studies naar de pathofysiologie van magnesium-gerelateerde tubulopathieën. Bijdragen aan het ontrafelen van moleculaire mechanismen van magnesiumregulatie in de nier en aan de therapeutische toepassing van organoïden voor patiënten met magnesium-gerelateerde tubulopathieën. Uiteindelijk de modellen, technieken en analyses ook gebruiken voor andere nierziekten.

Samenvatting

De nieren hebben diverse functies waaronder het handhaven van de water- en zoutbalans in het lichaam. Een nier bestaat uit gemiddeld een miljoen nefronen, de functionele eenheden, ieder opgebouwd uit een complex buisjessysteem met gespecialiseerde epitheelcellen die een belangrijke rol spelen bij de resorptie en secretie van zouten (o.a. natrium, calcium en magnesium). Hierdoor wordt de samenstelling van de urine bepaald, evenals de hoeveelheid zouten in het bloed. Verstoringen van een of meer van deze processen kan leiden tot algemene klachten zoals spierzwakte, krampen en vermoeidheid, maar ook tot multi-systemische en levensbedreigende complicaties die bijdragen aan de ontwikkeling van cardiovasculaire aandoeningen en chronische nierschade. In dit project ligt de focus op afwijkingen in de magnesiumbalans. De hoeveelheid magnesium in het bloed wordt geregeld door opname in de darmen, opslag in de botten en uitscheiding via de nieren. Een magnesiumtekort in het bloed, ook wel hypomagnesiëmie genoemd, kan ontstaan door alcoholmisbruik, langdurige diarree, het gebruik van medicatie (o.a. plaspillen, maagzuurremmers) en door erfelijke aandoeningen met verhoogde magnesiumuitscheiding. De meest voorkomende erfelijke vormen zijn Gitelman syndroom en verscheidene recessieve en dominante syndromen van hypomagnesiëmie syndromen. In de afgelopen jaren zijn er middels genetische screening binnen grote groepen patiënten met magnesium-gerelateerde tubulopathieën verscheidene nieuwe genen ontdekt die coderen voor eiwitten die een rol spelen bij het magnesiumtransport in de nier. Desondanks is er relatief weinig bekend over de functie en regulatie van de coderende eiwitten. Bestaande primaire cellijnen van de nier geven vaak een versimpeld en incorrect beeld aangezien ze belangrijke structurele elementen en een fysiologische respons missen. Inmiddels is het mogelijk om driedimensionale celmodellen van de nier (organoïd-nieren) te groeien die verschillende celtypen bevatten, transporters tot expressie brengen en nierspecifieke functies laten zien. Deze organoïden zijn te kweken uit nierbiopten, maar ook uit niercellen uit urine. De verwachting is dat geavanceerde organoïd-nieren geschikt zijn voor studies naar de pathofysiologie van magnesium-gerelateerde tubulopathieën. Doelstellingen: 1. Ontwikkelen van geavanceerde organoïd-nieren en een 'living biobank' voor magnesium-gerelateerde tubulopathieën. 2. Gebruiken van humane organoïd-nieren als model om de pathofysiologie van magnesium-gerelateerde tubulopathieën te onderzoeken. 3. Aanleveren van een proof-of-concept voor therapeutische interventies in patiënt-gerelateerde organoïd-nieren.

Conclusies

Het doel van dit onderzoek was om nierorganoïden/tubuloïden (mininiertjes) te ontwikkelen tot een nieuw, functioneel model van de DCT (het distale deel van het nierbuisje) en deze te gebruiken voor ziektemodellering van magnesium-gerelateerde tubulopathieën.
Dit onderzoek heeft de volgende inzichten opgeleverd:
• Onderzoekers hebben met succes tubuloïden ontwikkeld die verschillende delen van de nier kunnen nabootsen, zoals de delen die belangrijk zijn voor het transporteren van stoffen in de nieren. Deze tubuloïden kunnen processen uitvoeren die normaal in de nieren gebeuren, zoals het opnemen en uitscheiden van zout en water, wat belangrijk is voor het behoud van de balans van vloeistoffen en zouten in het lichaam.
• Er is aangetoond dat je zowel menselijke als muizentubuloïden kunt kweken op een speciale manier die het mogelijk maakt om hun groei en werking gedetailleerd te bestuderen.
• Tubuloïden kunnen worden gekweekt uit urine van patiënten met bepaalde nieraandoeningen, wat nieuwe mogelijkheden biedt om deze ziekten direct te onderzoeken en behandelingen te testen.
• Tubuloïden afkomstig van muizen met een bepaalde genetische nierziekte bieden een manier om te begrijpen hoe deze ziekte werkt, wat kan helpen bij het ontwikkelen van nieuwe geneesmiddelen.
Hoewel het oorspronkelijke plan was om DCT te modelleren, lieten de resultaten zien dat tubuloïden meerdere delen van de nier kunnen nabootsen. Dit kan nuttig zijn voor onderzoek naar aandoeningen die verschillende delen van de nieren beïnvloeden. De tubuloïden van mens en muis kunnen samen met andere experimentele ziekte modellen worden gebruikt om het onderzoek naar nierziekten te verbeteren.

Trefwoorden

Soort: Cellijnen; fundamenteel; niet-klinisch
Onderwerp: Tubulopathieën, magnesium, organoïd-nieren