Onderzoekers van het Leids Universitair Medisch Centrum (LUMC) hebben een innovatieve methode ontwikkeld die de zuiverheid van insuline producerende cellen, gekweekt uit stamcellen, aanzienlijk verbetert. Deze techniek vormt een belangrijke stap richting veilige en effectieve celtherapieën voor onder andere diabetes type 1, en biedt perspectief voor bredere toepassingen binnen de regeneratieve geneeskunde.
Regeneratieve geneeskunde – waarbij ingezet wordt op het herstellen of vervangen van beschadigde cellen en weefsels – wordt wereldwijd gezien als een gamechanger binnen de gezondheidszorg. Een belangrijke ontwikkeling binnen dit veld is de toepassing van geïnduceerde pluripotente stamcellen (hiPSC’s). In tegenstelling tot embryonale stamcellen, die ethische bezwaren oproepen, worden hiPSC’s gemaakt van volwassen lichaamscellen, zoals huid- of bloedcellen. Deze cellen worden ‘gereset’ naar een embryonale staat, waarna ze zich weer kunnen differentiëren tot vrijwel elk celtype.
Functionele celtypen
Dankzij hun vermogen om zich onbeperkt te delen en om te vormen tot functionele celtypen, zoals insuline producerende bètacellen, vormen hiPSC’s een veelbelovende bron voor celtherapieën bij onder meer diabetes type 1. Onder leiding van dr. Françoise Carlotti werkt een team van het LUMC aan de ontwikkeling van insuline producerende eilandjes uit hiPSC’s – een alternatief voor de eilandjes van Langerhans in de alvleesklier, die bij diabetes type 1 verloren gaan. Deze eilandjes zijn essentieel voor de aanmaak van insuline, en hun verlies zorgt ervoor dat patiënten afhankelijk zijn van dagelijkse insulinetherapie.
“Het doel is om een veilige, reproduceerbare en schaalbare methode te ontwikkelen voor het produceren van functionele eilandjes. Daarbij is zuiverheid cruciaal. Ongewenste celtypen die tijdens het kweekproces ontstaan, kunnen schadelijk zijn wanneer ze in het lichaam worden teruggeplaatst”, aldus Carlotti. Het onderzoek van haar team is begin april gepubliceerd in Science Translational Medicine.
Slimme technologie op basis van dichtheid
Om die zuiverheid te garanderen, ontwikkelde het LUMC-team een eenvoudige maar doeltreffende zuiveringsmethode. “We maken gebruik van de verschillen in dichtheid tussen cellen. Stamceleilandjes bevatten insulineblaasjes en zijn daardoor zwaarder dan andere celtypen. Door middel van een dichtheidsgradiëntcentrifugatie kunnen we deze cellen scheiden”, vertelt postdoctoraal onderzoeker Bahareh Rajaei.
Bij deze techniek wordt een mengsel van cellen gecentrifugeerd in een vloeistof met oplopende dichtheid. De cellen rangschikken zich vanzelf in lagen, afhankelijk van hun massa. De eilandjes kunnen vervolgens selectief worden geoogst, wat leidt tot een zuiverder eindproduct én een kleiner volume dat nodig is voor transplantatie – een dubbele winst op het gebied van veiligheid en efficiëntie. Volgens het team is dit de eerste keer dat deze methode succesvol wordt toegepast op stamcelafgeleide eilandjes, met potentieel brede toepasbaarheid in andere celtherapieën.
Opschalen met bioreactoren
Om de productie van deze eilandjes verder te optimaliseren, werd ook het kweekproces zelf onder de loep genomen. Waar cellen traditioneel groeien in een statische omgeving (zoals plastic schaaltjes), maakt het LUMC nu gebruik van spinner flasks – bioreactoren waarin cellen in suspensie groeien. “Deze dynamische cultuurmethode zorgt ervoor dat de cellen vrij in de vloeistof bewegen. Dat bevordert zowel de efficiëntie van het kweekproces als de uiteindelijke opbrengst van functionele eilandjes”, zegt Carlotti
Eerder dit jaar ontwikkelden wetenschappers van het Fraunhofer Translational Center for Regenerative Therapies TLC-RT een bioreactor waar hiPSC’s geautomatiseerd, en in grote aantallen, gekweekt kunnen worden.
Oplossing voor diabetes type 1
Met deze innovaties zet het LUMC een belangrijke stap richting een werkzame celtherapie voor diabetes type 1. Door zuiverheid, schaalbaarheid en veiligheid te combineren, ontstaat een klinisch relevant proces dat in de toekomst breed inzetbaar zou kunnen zijn.
“De verwachtingen van regeneratieve geneeskunde zijn hooggespannen. Dankzij deze technologische vooruitgang komen we weer een stap dichter bij een duurzame oplossing voor patiënten met chronische aandoeningen zoals diabetes”, aldus Carlotti.
