Slangengifklieren in het lab gekweekt
Voor het eerst hebben onderzoekers uit Utrecht, Leiden, Amsterdam, Liverpool en Maastricht mini-orgaantjes van slangengifklieren in het lab gekweekt. De groepjes cellen kunnen gifmoleculen produceren. Dit is een belangrijke stap om slangenbeten beter te behandelen. Publicatie in toptijdschrift Cell.
Mini-orgaantjes of organoïden, wat zijn dat precies? ‘Organoïden zijn groepen cellen die in het laboratorium zijn ontstaan uit stamcellen. De cellen zijn zelf-organiserend en delen veel essentiële kenmerken met de originele weefsels’, aldus Michael Richardson, hoogleraar Ontwikkelingszoölogie bij het Instituut Biologie Leiden (IBL). Hij en zijn team waren betrokken bij het onderzoek, dat werd geleid door professor Hans Clevers aan het Hubrecht Instituut in samenwerking met onderzoekspartners in Amsterdam, Leiden, Liverpool, Maastricht en Utrecht. De onderzoekers uit Leiden brachten in de studie hun expertise op het gebied van slangenembryologie in. Voor het eerst in de geschiedenis is het wetenschappers gelukt om organoïden uit stamcellen van reptielen te laten groeien.
Giftige moleculen
De onderzoekers gebruikten volwassen stamcellen en embryonale stamcellen uit gifklierweefsel van giftige slangen als basis voor de organoïden. Met een specifieke mix van groeifactoren lieten ze de organoïde cellen gedurende lange periodes groeien en delen. De onderzoekers bestudeerden het mRNA van de organoïden en vergeleken dat met mRNA uit cellen van de gifklier. Daaruit bleek dat de organoïde cellen vergelijkbare celtypen hebben als de onderzochte weefsels van slangen. De organoïde cellen bleken ook in staat gifmoleculen te produceren. Richardson was erg blij met dit resultaat: ‘Hier hadden we op gehoopt. We willen in het lab gifmoleculen produceren om dieren te sparen. Met dit systeem kunnen we ook verschillende gif-afscheidende celtypen in de gifklier beter leren begrijpen.’
Meer dan 100.000 doden
De gekweekte cellen kunnen worden ingezet als kleine gifproducerende fabriekjes. Onderzoekers kunnen hiermee nieuwe behandelingen ontwikkelen tegen slangenbeten. Slangenbeten vormen een bedreiging voor mensen wereldwijd. In ontwikkelingslanden kosten ze meer dan 100.000 mensen per jaar het leven. De onderzoekers gebruikten zeer giftige slangensoorten om organoïden uit te kweken, waaronder de Kaapse koraalslang (Aspidelaps lubricus cowlesi).
Zoeken naar nieuwe antibiotica
De bevindingen uit deze studie zijn ook veelbelovend voor een ander project waarbij Richardson betrokken is. Bij IBL werkt hij nauw samen met hoogleraar Microbiële biotechnologie Gilles van Wezel aan het project Syngenopep, een door de Topsector Chemie gefinancierd onderzoek naar antibiotica. Richardson: ‘Dieren produceren allerlei antimicrobiële stoffen die een belangrijke rol kunnen spelen tegen microbiële infecties. Met organoïden als miniatuurgiffabrieken kunnen we slangengif screenen op antimicrobiële eigenschappen. Gilles van Wezel en onze partners, onder wie Harald Kerkkamp, hebben al een antimicrobieel eiwit uit slangengif gepatenteerd. We zitten dus op een veelbelovende weg naar nieuwe effectieve medicijnen.’
Headerafbeelding: Organoïden van de gifklier van een slang (copyright: Prinses Máxima Centrum voor kinderoncologie, credits: Ravian van Ineveld)
Het team van het Instituut Biologie Leiden dat aan de organoïde-studie meewerkte, bestond uit professor Richardson, analist Merijn de Bakker en promovendus Harald Kerkkamp, die is aangesteld bij zowel IBL als Naturalis Biodiversity Center en wordt begeleid door Richardson (IBL) en Freek Vonk (Naturalis).