Onderzoekers hebben bestaand orgaanweefsel aangepast om een miniatuur driedimensionale dikke darm met immuuncellen te creëren, die zou kunnen helpen bij het ontwikkelen van gepersonaliseerde behandelingen voor darmgerelateerde ziekten zoals inflammatoire darmziekten en kanker.
De studie van gezonde organen en hun ziektetoestanden is van cruciaal belang voor ons begrip van beide en voor de ontwikkeling van nieuwe en effectieve behandelingen. Miniatuur driedimensionale organen, of organoïden, kunnen worden gebruikt om ziektemechanismen te bestuderen in weefsels die sterk op het echte werk lijken. Veel orgaanweefsels missen echter een belangrijk onderdeel dat de meeste organen wel hebben: een verbinding met het immuunsysteem.
Nu hebben onderzoekers van het Hollins Cancer Center van de Medische Universiteit van South Carolina, in samenwerking met het Cincinnati Children's Hospital Medical Center, dit probleem opgelost door een colonorganoïde met immuuncellen te ontwikkelen.
"Wij denken dat dit nieuwe model belangrijk is omdat bij de meeste gastro-intestinale ziekten het immuunsysteem en ontstekingen betrokken zijn."
Er bestaat een diverse populatie immuuncellen in het maag-darmkanaal. Bij de meeste darmziekten, vooral inflammatoire darmziekten (IBD), is het immuunsysteem betrokken, dus het is belangrijk om deze cellen te verkrijgen bij het uitvoeren van onderzoek.
Onderzoekers hebben menselijke pluripotente stamcellen (hPSC's) aangestuurd om te differentiëren tot menselijk darmorgaanweefsel. Deze cellen organiseren zichzelf in lagen die lijken op natuurlijk darmweefsel en ontwikkelen samen een verscheidenheid aan immuuncellen, waaronder hematopoietische endotheelachtige cellen die aanleiding geven tot functionele macrofagen. Macrofagen zijn gespecialiseerde immuuncellen die ziekteverwekkers waarnemen en hierop reageren, naast het initiëren, in stand houden en elimineren van ontstekingen.
"Belangrijk is dat deze immuuncellen vrijwel identiek zijn aan die bij mensen en in staat zijn ziekteverwekkende bacteriën op te sporen en te elimineren", zegt James Wells, corresponderende auteur van het onderzoek. "Dit is een belangrijke stap voor onderzoek gericht op het identificeren van toekomstige behandelingen voor darmziekten en andere aandoeningen die het maagdarmkanaal aantasten."
De onderzoekers zeggen dat hun mini-colon dichter bij een menselijke dikke darm ligt.
"Ze (orgaanweefsels) bevatten niet alleen de bekleding van de dikke darm, maar ook ondersteunende cellen en zelfs enkele immuuncellen die samen met andere weefsels in de dikke darm groeien", aldus Dr. Jorge Munera. "We hebben een completer menselijk organoïdesysteem gemaakt dat kan worden gebruikt om darmontstekingen te modelleren."
De onderzoekers zijn van mening dat hun nieuwe organoïden, met verdere ontwikkeling, kunnen worden gebruikt om behandelingen voor darmziekten te personaliseren. Deze organoïden kunnen bijvoorbeeld worden gegenereerd uit het bloed van patiënten met IBD in een vroeg stadium en worden gebruikt om te testen of behandelingen werken voordat ermee wordt doorgegaan.
Het onderzoek werd gepubliceerd in het tijdschrift CellStemCell.