De in Nijmegen ontdekte synthetische gel ‘PIC’ blijkt erg geschikt te zijn om menselijke cellen in te kweken, buiten het lichaam. Dit tonen Radboudonderzoekers aan in een aantal recente publicaties, waarvan er twee verschijnen op 11 december. De gel maakt het gemakkelijker om onderzoek te doen naar ziekteontwikkeling en -behandeling. Ook helpt het bij de ontwikkeling van (stamcel-)therapieën die gericht zijn op de individuele patiënt.
Chemici van de Radboud Universiteit ontdekten in 2013 een bijzonder materiaal. Van het synthetische polymeer polyisocyanopeptide (PIC) maakten ze een gel die zich hetzelfde gedraagt als de matrix rondom de cellen in je lichaam. Daarnaast heeft het polymeer een bijzondere eigenschap die niet in andere materialen gevonden wordt: het gelleert als het opwarmt en wordt vloeibaar als het weer afkoelt. Met deze bijzondere combinatie van eigenschappen zijn er legio klinische toepassingen te bedenken met de gel.
In een reeks recente publicaties tonen onderzoekers van de Radboud Universiteit en het Radboudumc aan dat de PIC-gel uiterst geschikt is om cellen buiten het lichaam (in vitro) in te laten groeien. Door de eigenschappen van de gel aan te passen, kunnen ze celgroei en -ontwikkeling beïnvloeden. Zo blijken organoiden – kleine orgaantjes in een reageerbuis die gekweekt worden uit menselijke cellen – op een gecontroleerde manier te kunnen groeien in de gel. Ook kunnen ze met de gel sturen in welke vorm de stamcellen groeien en welke stoffen ze uitscheiden.
Standaard modelorganen
‘Normaal gesproken gebruiken wetenschappers muizentumorextract om organoiden in te groeien’, vertelt Paul Kouwer, moleculair chemicus aan de Radboud Universiteit. ‘Maar door de onstabiele samenstelling van dit extract zijn de resultaten elke keer anders.’
‘De PIC-gel heeft het voordeel dat het groeimedium elke keer precies dezelfde samenstelling heeft, waardoor de organoiden beter te gebruiken zijn als standaard modelorgaan voor medisch onderzoek naar bijvoorbeeld kanker.’ In een vervolgpublicatie demonstreerden de onderzoekers ook dat de ontwikkeling van celgroei beter gestuurd kan worden met de PIC-gel, wat te gebruiken is voor de groei van weefsels.
Geen stamcellen in het lichaam nodig
Bij stamceltherapie worden eigen stamcellen of die van iemand anders in het lichaam van een patiënt gebracht ter vervanging van afwezige of defecte cellen in bloed, weefsels of organen. Na transplantatie gaan de stamcellen meestal dood. Kouwer: ‘Terwijl de stamcellen het vaak niet lang overleven, blijkt stamceltherapie toch behoorlijk succesvol te zijn. Eén idee is dat het niet gaat om de stamcellen zelf, maar om wat ze uitscheiden in het lichaam.’
‘Wij hebben in een van onze publicaties laten zien dat we met de PIC-gel buiten het lichaam goed kunnen sturen welke stoffen stamcellen uitscheiden. Deze stoffen zouden dan vervolgens gebruikt kunnen worden voor behandeling van ziekten, waardoor het inbrengen van stamcellen in het lichaam niet meer nodig hoeft te zijn.’
Deze resultaten onderstrepen de veelzijdigheid van de PIC-gel. Deze toepassingen zullen verder worden ontwikkeld zodat ze uiteindelijk ingezet zouden kunnen worden in de kliniek. Daarnaast blijven de chemici in de groep van Kouwer ook verder onderzoek doen naar de nieuwe andere mogelijkheden van de gel.
De studies zijn een samenwerking van onderzoekers van de Radboud Universiteit en de afdelingen Radiotherapie & Oncoimmunologie (Paul Span, Marleen Ansems, Gosse Adema), Urologie (Egbert Oosterwijk), Celbiologie (Mirjam Zegers) en Tandheelkunde (John Jansen, Frank Walboomers, Fang Yang) van het Radboudumc.
Lijst van publicaties:
- Liu, et al. 'Synthetic Extracellular Matrices as a Toolbox to Tune Stem Cell Secretome” ACS Appl. Mater. Interfaces 2020. DOI: 10.1021/acsami.0c16208.
- Zhang, et al. 'Tunable interpenetrating network matrices drive epithelial morphogenesis and YAP translocation' Adv. Sci. 2020. DOI: 10.1002/advs.202003380.
- Zhang, et al. 'Polyisocyanide Hydrogels as a Tunable Platform for Mammary Gland Organoid Formation' Adv. Sci. 2020. 7, 202001797. DOI: 10.1002/advs.202001797.
- Wang, et al. 'Antimicrobial and anti-inflammatory thermo-reversible hydrogel for periodontal delivery' Acta Biomater. 2020, 116, 259. DOI: 10.1016/j.actbio.2020.09.018.
Meer weten? Neem contact op met:
- Paul Kouwer, p.kouwer [at] science.ru.nl (p[dot]kouwer[at]science[dot]ru[dot]nl)
- Persvoorlichting en Wetenschapscommunicatie Radboud Universiteit, media [at] ru.nl (media[at]ru[dot]nl), 024 361 6000