Weefsel specifieke stamcel transplantatie

Het epitheel van het maag-darmkanaal kan zeer snel vernieuwen, wat het mogelijk
maakt om zeer snel fysiologische functies te herstellen in geval van
weefselschade. Het grote herstellende vermogen ligt in de eigenschap van de
epitheliale stam cellen die in de bodem van de gastrointestinale crypten
liggen. Recente ontwikkelingen in het isoleren en karakteriseren van
epitheliale stam cellen hebben het mogelijk gemaakt dat er nu onderzoek gedaan
kan worden naar de therapeutische toepassingen van in vitro gegenereerd weefsel
voor het herstel van epitheliale aandoeningen in het maag-darmkanaal. Specifiek
in geval van dunne darm of lever aandoeningen waarbij standaard
behandelmethoden zoals orgaan transplantatie niet afdoende zijn, is er grote
behoefte aan alternatieve therapeutische interventies zoals weefsel-specifieke
stam cel transplantatie.
Autoloog in vitro gegenereerd weefsel is een aantrekkelijk alternatief
voor orgaan transplantatie. Recent heeft de onderzoeksgroep van Hans Clevers op
het Hubrecht instituut een in vitro kweekmethode ontwikkeld waarmee grote
hoeveelheden weefsel uit darm- en maag van muizen gegenereerd kan worden. Deze
3-dimensionale kweken, ook wel organoïden of mini-organen genoemd, zijn
identiek aan het in vivo weefsel omdat zij de weefsel-specifieke stam cellen
bevatten welke zich differentiëren tot elk van de celtypen die in het
betreffende weefsel aanwezig behoren te zijn. Tijdens de kweek, die maandenlang
kan aanhouden, zijn geen genetische afwijkingen aangetroffen wat de stabiliteit
van het weefsel aantoont. Dit kweeksysteem geeft ons de unieke mogelijkheid om
epitheliaal weefsel te genereren met alle benodigde in vivo functies.
Ongepubliceerd onderzoek heeft aangetoond dat het ook mogelijk is om
organoïden te genereren van humane darm biopten (T. Sato, persoonlijk
gecommuniceerd). Een groep onderzoekers uit Japan heeft ons laten zien dat
dikke darm organoïden succesvol getransplanteerd kunnen worden in een ontstoken
dikke darm van ontvanger muizen. Door het gebruik van groen fluorescerend
getransplanteerd weefsel, hebben zij aangetoond dat het getransplanteerde
weefsel even goed functioneert als het originele weefsel (T. Nakamura,
persoonlijk gecommuniceerd).
Deze laatste bevindingen hebben ons aangespoord om de techniek toepasbaar
te maken voor het transplanteren van dunne darm weefsel in patiënten. Met deze
studie willen we de transplantatie mogelijkheden onderzoeken van in vitro
gekweekt humaan weefsel als alternatief voor orgaantransplantatie. Daarnaast is
het in vitro systeem ook uitermate geschikt om als model te dienen om de
pathogenese van ziekten te bestuderen en om nieuwe behandelingen te ontwikkelen
en te testen op een patiënt specifieke manier.

De STEM studie heeft als doel het vergroten van kennis over de meest
voorkomende aandoeningen van het maag darmkanaal en lever met als einddoel het
gebruik van in vitro gegenereerd weefsel in therapeutische interventies als
alternatief voor orgaan transplantatie.
Specifiek komen kinderen met een ernstige afwijking aan het darmepitheel in
aanmerking, zoals microvillus inclusion disease, die geheel afhankelijk zijn
van totale parenterele voeding en nog geen orgaantransplantatie kunnen
ondergaan. In de meeste gevallen zal er weefsel gegenereerd worden uit biopten
van directe familieleden. Tenzij het mogelijk is om de stamcellen genetisch te
modificeren, zodat het genetische defect dat ten grondslag ligt aan de ziekte
is gerepareerd.
Om de techniek naar de kliniek te brengen zullen we onze kennis van
epitheel differentiatie moeten vergroten en zullen we de kweektechnieken moeten
aanpassen zodat interventies in patiënten geoorloofd zijn.
In deze studie zullen we biopt of resectie materiaal in kweek nemen en laten
uitgroeien tot organoïde structuren. We zullen differentiatie vanuit de stam
cellen volgen en mogelijkheden tot genetische modificatie onderzoeken. Verder
zal het gekweekte weefsel gebruikt worden om de pathogenese van ziekten te
bestuderen en om nieuwe behandelingen te ontwikkelen en te testen op een
patiënt specifieke manier.

Dit is een observationele studie waarin we biopten of resectie materiaal van
volwassenen en kinderen zullen kweken om in vitro weefsel te genereren. Het
weefsel zal gebruikt worden om differentiatie vanuit weefsel-specifieke
stamcellen te bestuderen. Verder zullen we de genomische status van het
gegenereerde weefsel vaststellen om ziekte-gerelateerde afwijkingen te
onderzoeken. In geval van zeldzame aandoeningen of onbegrepen deficiënties
zullen we genetische afwijkingen zoeken in het DNA van patiënten.
De kennis die we met deze studie opdoen kunnen we gebruiken voor het
opzetten van toekomstige interventie studies om in vitro gegenereerd weefsel te
transplanteren in patiënten met epitheliale aandoeningen. Ook kan de methode
als modelsysteem dienen voor studies naar de pathogenese van ziekten en nieuwe
behandelingen.

Hoewel aan iedere biopsie risico's verbonden zijn (bij colonoscopie kans op
performatie <1:1000), zal het afnemen van een aantal extra biopten het risico
niet noemenswaardig vergroten. Tijdens de operationele procedure voor het
afnemen van biopten zullen 4 extra biopten per locatie worden afgenomen en in
kweek gezet worden voor de STEM studie. In geval van resectie, zal een deel van
het weefsel gebruikt worden voor de kweek. Verder zullen we 10ml bloed afnemen
voor genetisch onderzoek. De belasting van deze (extra) procedures is minimaal.