Identification of renal stem cells and development of a renal organoid culture system: key steps in regenerative nephrology

Doel

Het aantonen van stamcellen in de nieren (met de stamcelmarkers Lgr5 en Troy). Het ontwikkelen en optimaliseren van een driedimensionaal kweeksysteem met nierstamcellen. Uiteindelijk doel is het ontwikkelen van nieuwe behandelingen om nierherstel te bevorderen.

Samenvatting

De gezonde nier heeft een groot zelfherstellend vermogen en kan aanzienlijke schade overwinnen. Stamcellen spelen een essentiële rol in weefselherstel doordat zij zich kunnen ontwikkelen tot nieuw weefsel. Nierstamcellen zijn nog niet aangetoond maar zouden een veelbelovend aangrijpingspunt vormen voor nieuwe vormen van behandeling en diagnose van nierziekten. De eerste stap is het aantonen en kunnen herkennen van nierstamcellen met behulp van de juiste celmarkers. Uit eerder onderzoek van de groep is gebleken dat de stamcellen met de markers Lgr5 en Troy betrokken zijn bij embryonale ontwikkeling, onderhoud en regeneratie van verschillende organen, waaronder ontwikkelende muizennieren. De onderzoekers kunnen nierstamcellen van muizen kweken in een driedimensionaal kweeksysteem waarin orgaanachtige structuren groeien (3D organoïde kweeksysteem). Zo'n kweeksysteem kan kennis van en inzicht in ontwikkeling en herstel van de nier vergroten. Het kweeksysteem kan een bron zijn van nierstamcellen voor mogelijke toepassing in nieuwe vormen van behandeling. De hypothese luidt dat Troy en Lgr5 markers zijn van nierstamcellen betrokken bij de embryonale ontwikkeling van de nier en schadeherstel van volwassen nierweefsel, en dat het mogelijk is nierstamcellen te vermenigvuldigen en uit te laten groeien tot nierweefsel in een 3D organoïde kweeksysteem.

Conclusies

De onderzoekers laten zien dat ze de nierbuizen goed kunnen kweken vanuit volwassen stamcellen. Het is zelfs mogelijk om deze stamcellen uit de urine te halen en deze tot ‘mini-nieren’ (organoïden) te laten kweken. Daarnaast gebruiken de onderzoekers de organoïden ook om ziektes te modelleren. Zo laten ze zien dat BK virus infecties (een virus dat de nieren bij transplantatiepatiënten infecteert en de nieren in sommige gevallen kapot maakt) kunnen worden gemodelleerd in de ‘mini-nieren’. Er kan op deze manier gezocht worden naar nieuwe aangrijpingspunten voor therapie. Daarnaast kunnen de onderzoekers ook zieke nieren kweken: ze hebben van patiënten met een pediatrische niertumor ‘mini-tumoren’ kunnen kweken. Als laatste hebben ze ook de stamcellen (te herkennen aan eiwit ‘Troy’) die organoïden kunnen maken onderzocht. Uit experimenten met muizen blijkt dat deze cellen kunnen bijdragen aan het herstel van weefsel na schade. De verwachting is dat ‘mini-nieren’ nuttige toepassingen hebben voor wetenschappelijk onderzoek op het gebied van nieren en nierziektes en dat op de langere termijn ook de patiëntenzorg hiervan kan profiteren.

Trefwoorden

soort: dieronderzoek, menselijk materiaal; fundamenteel/toegepast niet-klinisch onderwerp: regeneratie, renale stamcellen, Lgr5, Troy, driedimensionaal organoïde kweeksysteem

Soortgelijke projecten

Immunological monitoring in membranous nephropathy: guidance toward individualized therapy

Bij het nefrotisch syndroom is er sprake van een ernstige beschadiging van de nierfilters waardoor er eiwit in de urine lekt. De meest voorkomende oorzaak is membraneuze nefropathie (MN). Het ziektebeloop bij MN is heel verschillend: bij de ene helft van de patiënten komt de ziekte na twee tot vijf jaar spontaan tot rust (remissie), bij de andere helft treedt juist verlies van nierfunctie op. Op basis van het eiwitprofiel in de urine proberen artsen vooraf te voorspellen in welke groep een patiënt valt, zodat patiënten bij wie MN spontaan in remissie komt geen behandeling met relatief zware afweeronderdrukkende medicijnen krijgen. De methode voorspelt de uitkomst in tachtig procent van de gevallen correct. Heel recent is aangetoond dat MN veroorzaakt wordt door antistoffen, die het nierfilter beschadigen. Deze antistoffen worden door de eigen afweercellen geproduceerd. Hiermee ontstaat de mogelijkheid om de voorspelling van het ziektebeloop te verbeteren door het meten van antistoffen. Alhoewel de eerste resultaten bemoedigend zijn is de voorspellende waarde van een eenmalige meting met als uitkomstmaat ‘aanwezig’ of ‘afwezig’ onvoldoende. Naar verwachting zijn de hoeveelheden en type antistoffen waarschijnlijk van grotere invloed. Binnen dit project zullen daarom op meerdere momenten metingen plaatsvinden van de hoeveelheden en kenmerken van antistoffen. De verwachting is dat dit project inzicht geeft in waarom bij de ene patiënt spontane remissie ontstaat, terwijl de andere patiënt zelfs niet goed reageert op (een bepaald type) behandeling, ook als na de behandeling de antistoffen niet meer meetbaar zijn. In samenwerking met buitenlandse onderzoekers zullen de onderzoekers de verschillende behandelschema’s vergelijken om te ontdekken welk schema het beste is. Het doel is om de behandeling voor de individuele patiënt verder aan te passen aan de activiteit van de MN, met behoud van effectiviteit van de behandeling. Vraagstelling: 1. Behandelen van patiënten met MN op geleide van antistoffen en evalueren van de uitkomst. 2. Meten van antistoffen in monsters van patiënten met MN op verschillende momenten tijdens het ziekteverloop en deze relateren aan de uitkomst. 3. Meten van specifieke antistoffen en evalueren van de relatie tussen concentratie en uitkomst. 4. Isoleren van afweercellen in een subgroep van patiënten tijdens verschillende fasen van de ziekte en bepalen van de relaties met uitkomsten van ziekte. 5. Opzetten van methoden om antigeen-specifieke afweerreacties te meten en bepalen van de relaties met uitkomsten van ziekte.

Magnesium as novel therapeutic target for cardiovascular disease in CKD

Een verhoogde ophoping van afvalstoffen in het bloed veroorzaakt bij patiënten met chronische nierziekte een sterk verhoogd risico op hart- en vaatziekten. Het ontdekken van de stoffen die dit verhoogde risico veroorzaken, de achterliggende mechanismen en het ontwikkelen van een gerichte behandeling zijn van grote betekenis. Kortgeleden is in vooronderzoek aangetoond dat magnesium mogelijk een beschermende rol speelt. Het onderzoek liet zien dat dialysepatiënten met een lagere magnesiumconcentratie in het bloed een verhoogde kans hadden om te overlijden, vooral aan hart- en vaatziekten of plotselinge hartstilstand. Daarnaast bleek magnesium een belangrijke remmer te zijn van het ontstaan van vasculaire calcificatie (verkalkingen van de vaatwand) en het optreden van hartritmestoornissen. Het is niet bekend of magnesium bepaalde receptoren op hartspiercellen activeert of dat magnesium binnen de cellen signalen afgeeft die het ontstaan van verkalkingen remmen. Bepaalde genen, waaronder die voor een magnesiumkanaal, blijken ruimschoots aanwezig te zijn in hartspiercellen, en een verhoogde activiteit te vertonen bij lage magnesiumconcentraties in het lichaam. Om deze redenen is de hypothese dat magnesium een rol speelt bij het verhoogde risico op hart- en vaatziekten bij chronische nierziekte. Met dit onderzoek willen de onderzoekers het mogelijke beschermende effect van magnesium op het ontstaan van vasculaire calcificatie ontrafelen. Vraagstellingen: 1. Mechanismen waarop magnesium en magnesiumkanalen op hartspiercellen van invloed zijn op de werking van deze cellen. (Celonderzoek). 2. Invloed van variaties in magnesiumconcentraties in het dieet op het ontstaan van verkalkingen van de vaatwand. (Onderzoek met dieren). 3. Verhogen van het magnesiumgehalte in het bloed in dialysepatiënten. (Onderzoek in mensen). 4. Genetische kenmerken die een relatie hebben met de magnesiumhuishouding, en waarmee patiënten te herkennen zijn die een hoger risico lopen op het ontstaan van hart- en vaatziekten. (Bloedmonsters van dialysepatiënten).

Accurate estimation of sodium intake with minimal patient burden

Een eenmalige verzameling van 24-uurs urine is onvoldoende om de inname van natrium (een onderdeel van keukenzout) nauwkeurig te schatten. Doordat natrium tijdelijk kan worden opgeslagen in het lichaam (niet-osmotische natriumopslag) onder invloed van de hormonen aldosteron en cortisol kan de geschatte zoutinname 5 gram afwijken van de daadwerkelijke inname. Dit leidt op zijn beurt tot verkeerde dieetadviezen. Het enige bewezen nauwkeurige alternatief, het sparen van 7x 24-uurs urine, is niet patiëntvriendelijk. Daarom is er behoefte aan een nieuwe methode. Dit project richt zich op verschillende methoden om de natriuminname beter in te schatten zonder dat dit meer moeite kost voor de patiënt. Vraag/Doelstellingen: 1. Het verzamelen van meerdere porties urine gedurende opeenvolgende dagen is minstens zo nauwkeurig als één of meerdere 24-uurs urineverzamelingen. Om deze hypothese te testen zullen 20 gezonde proefpersonen en 20 patiënten met een chronische nierziekte 14 dagen lang een dieet met een afgemeten hoeveelheid natrium krijgen en gedurende 17 lang alle urine verzamelen. Daarnaast laten de patiënten via een vragenlijst weten welke methode van urine verzamelen hun voorkeur heeft. 2. De betrouwbaarheid van één 24-uurs urineverzameling kan worden verbeterd door het meten van de hormonen aldosteron en cortisol. Voor het testen van deze hypothese wordt de eerder uitgevoerde Mars studie gebruikt. In deze studie zaten 12 gezonde vrijwilligers die 105 tot 205 dagen lang in een nagebouwd ruimtestation hebben geleefd waarbij alle urine is verzameld en de natriuminname zeer nauwkeurig is gemeten. 3. De verhouding van natrium/kalium in de urine is mogelijk een betere maat dan de urine natriummeting, omdat het betrouwbaarder het dieet inschat. Deze hypothese zal de onderzoeksgroep onderzoeken in de bovengenoemde studies. Ook zal de groep met twee grote onderzoeksdatabases onderzoeken of de verhouding van urine natrium/kalium gebruikt kan worden voor het inschatten van het risico op nier-, hart- en vaatziekten op de lange termijn.

Bekijk alle projecten