/nieuws/hubrecht-instituut-verbetert-menselijke-minidarmen
Onderzoekers van het Hubrecht Instituut kunnen door een verbetering in menselijke dunnedarmorganoïden het functioneren van de dunne darm tijdens gezondheid en ziekte beter bestuderen. In een artikel in het tijdschrift Cell Stem Cell beschrijven zij op 23 augustus 2022 hoe ze de miniatuur dunne darmen hebben geoptimaliseerd.
In tegenstelling tot eerdere dunnedarmorganoïden bevatten de nieuwe miniatuurdarmen ook Paneth-cellen, die van groot belang zijn voor het goed functioneren van het orgaan. De ontwikkeling van organoïden heeft veel betekend voor het onderzoek naar het functioneren van menselijke organen en weefsels. De miniorganen bootsen de processen binnen het menselijk lichaam namelijk goed na. Toch komen sommige organoïden nog niet volledig overeen met de betreffende organen in het lichaam. Daarom hebben onderzoekers van de Organoid groep (voorheen Cleversgroep) een nieuwe, verbeterde versie van de dunnedarmorganoïden ontwikkeld. Deze bevatten alle soorten cellen van de menselijke dunne darm.
Ontbrekende Paneth-cellen
De dunne darm bestaat uit veel verschillende soorten cellen, waaronder enterocyten, stamcellen en Paneth-cellen. Samen vormen deze cellen de barrière tussen de kant waar voedsel langskomt en de kant met bloedvaten en immuuncellen. De stamcellen maken continu nieuwe cellen aan, waardoor deze barrière behouden blijft. De Paneth-cellen zijn in de darmen voornamelijk van belang voor de bestrijding van infecties. Hiervoor produceren ze zogenoemde antimicrobial peptides. Deze moleculen remmen schadelijke bacteriën, waardoor ze de darm niet kunnen infecteren. Als er geen actieve Paneth-cellen aanwezig zijn in de darm, zal de dunne darm vatbaarder zijn voor infecties. Dit is het geval bij verschillende ziektes, waaronder inflammatory bowel disease. In de vorige versie van dunnedarmorganoïden ontbraken Paneth-cellen. Hierdoor waren de miniatuur dunne darmen geen volledige representatie van de originele, gezonde menselijke dunne darmen. Onderzoekers van de Organoid groep sloegen de handen ineen met andere wetenschappers om verbeterde organoïden te ontwikkelen, inclusief Paneth-cellen.
Verrassend resultaat
Om te bestuderen hoe de vorming van Paneth-cellen gestimuleerd kon worden, hebben de onderzoekers veel verschillende moleculen getest. Zo ontdekten zij dat het molecuul Interleukine-22 (IL-22) het aantal en de activiteit van Paneth-cellen verhoogde. Dit effect kwam als een verrassing. Onderzoeker Gui-Wei He legt uit waarom: ‘Op het moment wordt gedacht dat IL-22 de functie van stamcellen kan verbeteren. Onze studie laat zien dat dit niet gebeurt, maar dat IL-22 eigenlijk de activatie van Paneth-cellen stimuleert.’ Aan de hand van het ontdekte effect gebruikten de onderzoekers IL-22 om het aantal actieve Paneth-cellen in de menselijke dunne darm organoïden te stimuleren. Dit heeft uiteindelijk geleid tot de ontwikkeling van organoïden die de gezonde dunne darmen in het menselijk lichaam goed nabootsen.
Toekomstig onderzoek
Nu geoptimaliseerde organoïden van de menselijke dunne darm beschikbaar zijn, kunnen onderzoekers nieuwe stappen zetten in hun onderzoek. Zo kunnen zij bijvoorbeeld mutaties maken in het DNA van de cellen in de organoïden. Zo kunnen ze bepalen hoe mutaties – die voorkomen bij ziektes als inflammatory bowel disease – de functie van de dunne darm veranderen.