Onderzoekers stellen met kloppende 3D-minihartjes oorzaak hartspierziekte vast
Onderzoekers van het Leids Universitair Medisch Centrum (LUMC) zijn erin geslaagd om een minihartje te kweken met volwassen kloppende hartcellen. Ze laten met dit model zien dat een genetische fout in de bindweefselcellen medeverantwoordelijk is voor de hartspierziekte aritmogene cardiomyopathie (ACM). De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in Cell Stem Cell.
De publicatie is online te lezen op de website van Cell Stem Cell.
“Het is moeilijk om volgroeide en volwassen kloppende hartcellen, oftewel cardiomyocyten, te krijgen”, legt prof. dr. Christine Mummery, van de afdeling Anatomie en Embryologie, uit. “Het is namelijk vaak te ingrijpend om hiervoor een hartbiopt van een patiënt te gebruiken.” Het doel van het onderzoek was om hartcellen, gekweekt uit menselijke stamcellen, meer te laten lijken op die in een volwassen hart.
Mummery deed het onderzoek samen met dr. Valeria Orlova, dr. Milena Bellin en PhD-student Elisa Giacomelli. “Onze hypothese was dat de hartcellen, om volwassen te worden, in een 3D-structuur moesten groeien en in het bijzijn van andere celtypen, namelijk bindweefselcellen (fibroblasten) en bloedvatcellen (endotheelcellen).”
Dezelfde genetische achtergrond
En dat bleek te werken. “Zelfs beter dan verwacht”, vertelt Mummery. De minihartjes bestaan dus uit cardiomyocyten, fibroblasten en endotheelcellen. Al deze cellen zijn gemaakt van stamcellen van dezelfde persoon. Dat betekent dat alle cellen dezelfde genetische achtergrond hebben. Mummery: “Hierdoor is het veel makkelijker om te zien wat de consequenties zijn van een genetische fout in een van de celtypen van het hart.”
Dader en slachtoffer
De onderzoekers hebben het minihart gebruikt om de oorzaak van de aangeboren hartspierziekte ACM vast te stellen. Delen van het hart van deze patiënten worden op den duur vervangen door vet- of bindweefsel. “We wisten niet welke cellen hiervoor verantwoordelijk waren. Nadat we hartfibroblasten, afkomstig uit stamcellen, in de minihartjes hadden vervangen door fibroblasten van een ACM-patiënt, gingen de minihartjes hetzelfde gedrag vertonen als een ACM-hart.” De onderzoekers zien dit als bewijs dat niet de kloppende hartcellen, maar juist de bindweefselcellen kunnen bijdragen aan deze ziekte.
Mummery: “In de toekomst kunnen we mogelijk aantonen welke celtypen de oorzaak zijn bij andere aandoeningen. We kunnen dan de ‘dader-’ en de ‘slachtoffercellen’ in het hart identificeren.” In dit geval is de fibroblast de dader en de kloppende hartcel het slachtoffer.
Regeneratieve geneeskunde
De groep van Mummery is van plan om bij metabole ziektes de cellen die verantwoordelijk zijn voor hartfalen te identificeren. “Als we weten welke cellen de fout bevatten die deze ziektes veroorzaken, kunnen we wellicht gentherapie inzetten.” Hiermee wordt de fout in de cellen hersteld en zou de aandoening mogelijk te verhelpen zijn.
Maar dit is voor Mummery en haar collega’s nog toekomstmuziek. Ze focussen zich nu volledig op hun onderzoek naar minihartjes. Zo gaan ze samenwerken met de afdeling Cardiologie om van de bindweefselcellen uit hartbiopten van patiënten minihartjes te kweken waarmee ze de oorzaak van verschillende ziektes willen vaststellen.