Nieuwe manier om menselijk kraakbeen te genereren
Onderzoekers van de Universiteit van Montana en hun partners hebben een nieuwe methode gevonden om menselijk kraakbeen van hoofd en nek te genereren.
Mark Grimes, hoogleraar biologie bij de afdeling Biologische Wetenschappen van de UM, zei dat ze er voor hebben gezorgd dat stamcellen het celtype zijn geworden waaruit normaal gesproken menselijk craniofaciaal kraakbeen bestaat.
Stamcellen kunnen zichzelf vermenigvuldigen en zich ook ontwikkelen tot verschillende soorten cellen.
“De cellen die normaal gesproken aanleiding geven tot dit type kraakbeen worden neurale lijstcellen genoemd”, zei Grimes.
“We hebben een nieuwe methode gevonden voor het genereren van craniofaciale organoïden uit cellen van de neurale lijst.”
Organoïden zijn een vereenvoudigde miniatuurversie van een orgel die de architectuur en genexpressie van het orgel nabootst.
“Organoïden zijn een goed model voor bepaalde menselijke weefsels die we kunnen bestuderen op manieren die niet mogelijk zijn met behulp van weefsel van mensen,” zei hij.
Grimes zei dat er een cruciale onvervulde behoefte bestaat aan nieuwe methoden om menselijk kraakbeen te regenereren voor de 230.000 kinderen die jaarlijks in de VS worden geboren met craniofaciale defecten.
Het kweken van kraakbeen in het laboratorium kan ook leiden tot effectieve behandelingen om craniofaciale kraakbeenschade als gevolg van verwondingen te herstellen.
De onderzoekers bestudeerden genexpressiegegevens op RNA- en eiwitniveau om te onthullen hoe kraakbeencellen uit stamcellen ontstaan.
Ze onthulden dat stamcellen in een vroeg stadium met elkaar communiceren en zo elastisch kraakbeen worden, waaruit menselijke oren bestaan.
Om dit te bereiken gebruikte het team een uitgebreide analyse van biologische markers en machinaal lerende patroonherkenningstechnieken om de celsignaleringsroutes te begrijpen die betrokken zijn wanneer cellen differentiëren tot kraakbeen.
Het is moeilijk om natuurlijke kenmerken zoals de oren, neus of het strottenhoofd van een persoon te reconstrueren met de huidige technieken van plastische chirurgie, en getransplanteerd weefsel wordt vaak afgewezen zonder immunosuppressiva.
“Om van patiënten afkomstige stamcellen te gebruiken om craniofaciaal kraakbeen in het laboratorium te genereren, moet je de mensspecifieke differentiatiemechanismen begrijpen”, aldus Grimes.
“Ons doel is om een protocol te ontwikkelen voor het genereren van craniofaciaal kraakbeen voor transplantatie met behulp van menselijke stamcellen.”
Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift iScience . Naast Grimes dragen UM-auteurs onder meer Lauren Foltz, Nagashree Avabhrath en Jean-Marc Lanchy bij. Andere auteurs zijn Bradly Peterson van Missoula’s Pathology Consultants of Western Montana en Tyler Levy, Anthony Possemato en Majd Ariss van Cell Signaling Technology uit Danvers, Massachusetts.
