Towards generation of whole kidneys from pluripotent stem cells, a novel therapeutic avenue for the treatment of chronic kidney disease

Het uittesten of stamcellen van een rat uit kunnen groeien tot een nier wanneer deze getransplanteerd zijn in een embryo van een muis. Uiteindelijk doel is het kweken van nieren uit stamcellen van nierpatiënten.

Een toenemend aantal nierpatiënten is afhankelijk van een nierfunctievervangende behandeling. De huidige behandelingen (dialyse en transplantatie) kunnen de overleving van patiënten verbeteren, maar hebben ook aanzienlijke beperkingen. Er is behoefte aan de ontwikkeling van alternatieven.

Stamcellen bieden nieuwe mogelijkheden om beschadigd weefsel te vervangen en kunnen mogelijk bij nierschade voor regeneratie van de nier zorgen. Een nieuwe strategie is het opkweken van een nier vanuit stamcellen van de patiënt zelf, waardoor de kans op afstoting kleiner is. In 2007 is toonden onderzoekers aan dat het mogelijk is om pluripotente stamcellen (cellen die tot elk celtype kunnen uitgroeien) uit huidcellen te kweken. Deze cellen heten induced pluripotent stem cells (iPS). Daarnaast is er een nieuwe techniek ontwikkeld, namelijk blastocyst complementatie. Door stamcellen te injecteren in heel jonge embryo's (blastocysten) kunnen de cellen gaan bijdragen aan de ontwikkeling van het embryo.

Recentelijk slaagden onderzoekers er met een combinatie van de genoemde technieken in om een werkende alvleesklier van een rat te kweken in een muizenembryo, waarin de ontwikkeling van de alvleesklier uitgeschakeld was. In het vroege embryo is er nog geen sprake van een ontwikkeld immuunsysteem waardoor het nog geen afstoting plaatsvindt van de geïnjecteerde iPS. De hypothese van deze studie is dat deze aanpak ook geschikt is voor het kweken van een nier.

Vraagstelling:
1.Welk muismodel is het meest geschikt als gastheer om met behulp van iPS een nier te kweken? Ook de bloedvaten en het 'tussenweefsel' in de nier moeten kunnen aangroeien.
2.Leidt de injectie van embryonale stamcellen of iPS van een rat in een muizenembryo, waarin de ontwikkeling van de nier is uitgeschakeld, tot de ontwikkeling van werkende nieren?

Stamcellen zijn mogelijk geschikt voor het ontwikkelen van toekomstige nierfunctievervangende behandelingen. In dit onderzoek is de haalbaarheid onderzocht van het groeien van een nier uit ratten stamcellen wanneer deze getransplanteerd zijn in een vroeg muizenembryo (blastocyst complementatie).

De onderzoekers hebben stamcellen van witte ratten geïnjecteerd in embryo's van zwarte muizen. Zodoende is de bijdrage van de rattencellen eenvoudig te bepalen door naar de haarkleur van de muizenpup te kijken. De bijdrage van de rattencellen aan de chimeer (het resulterende dier gemaakt uit muizen- en rattencellen) bleek zeer gering te zijn. Van de 120 muizenembryo's die geïnjecteerd zijn met ratten stamcellen was er slechts bij twee muizenpups een effect van de rattencellen op de haarkleur bij de kop van muizen te zien. Analyse van de inwendige organen toonde aan dat er geen bijdrage was van de rattencellen aan nierontwikkeling in deze chimere dieren. De lage efficiëntie en geringe bijdrage van de rattencellen toont aan dat blastocyst complementatie een minder geschikte techniek is voor het produceren van een functionele nier uit geïnjecteerde stamcellen.

Recent onderzoek van dezelfde groep liet zien dat het mogelijk is om nierweefsel 3-dimensionaal te kweken uit cellen van volwassen nieren van zowel muizen als mensen. Deze nierorganoïden zijn stamcelbevattende structuren die de anatomie en functionaliteit van volwassen nierepitheel nauwgezet kopiëren. Het voordeel van nierorganoïden is dat deze in het laboratorium kunnen worden vermenigvuldigd en zo een bijna onbeperkte bron van nierweefsel vormen. Nierorganoïden bieden daardoor de mogelijkheid om uit (lichaamseigen) nierstamcellen nierweefsel te maken voor onderzoek, diagnostiek en behandeling van nierziekten.

Soort: dieronderzoek; fundamenteel/toegepast niet-klinisch
Onderwerp: regeneratieve geneeskunde, embryonale stamcellen. iPS (induced pluripotent stem cells), orgaankweek