Persbericht Hubrecht Instituut

Gekweekte menselijke traanklieren die echt huilen

16 maart 2021

Onderzoekers uit het lab van Hans Clevers (Hubrecht Instituut) en het UMC Utrecht hebben met behulp van organoïdetechnologie menselijke mini-traanklieren gekweekt die echt huilen. De organoïden dienen als model voor onderzoek naar de manier waaropcellen in de menselijke traanklier tranen produceren en wat hierin mis kan gaan.

Onderzoekers over de hele wereld kunnen het model gebruiken om nieuwe behandelingente vindenvoor patiënten met traanklieraandoeningen zoals droge ogen. Hopelijk kunnen de organoïden in de toekomst zelfs getransplanteerd worden naar patiënten met niet-functionerende traanklieren. De resultaten zullen op 16 maart 2021 gepubliceerd worden in Cell Stem Cell.

 De traanklier ligt bovenin de oogkas en scheidt traanvocht uit. Traanvocht is essentieel voor het bevochtigen en voeden van het hoornvlies en heeft een antibacteriële werking. Rachel Kalmann (UMCU), oogarts en onderzoeker bij het project, legt uit: “Als de traanklier niet of slecht functioneert, bijvoorbeeld bij het syndroom van Sjögren, kan dit ernstige gevolgen hebben, waaronderuitdroging enzelfs zweervorming van het hoornvlies. In uiterste gevallen kan dit leiden tot blindheid.” Echter was de precieze biologie van het functioneren van de traanklier nog onbekend en een betrouwbaar model om dit verder te onderzoeken ontbrak. Tot nu: onderzoekers uit de groep van Hans Clevers (Hubrecht Instituut) presenteren het eerste menselijke model om te onderzoeken hoe cellen in de traanklier huilen en wat er mis kan gaan.

Huilende organoïden

De onderzoekers gebruikten organoïdetechnologieom miniatuurversies van de muizen-en menselijke traanklier te kweken in het lab. Deze zogenoemde organoïden zijn 3D-structuren die de functie van echte organen nabootsen. Nadat zedetraanklierorganoïden hadden gekweekt, volgde een nieuwe uitdaging: ze aan het huilen krijgen. Marie Bannier-Hélaouët, onderzoeker bij het project, vertelt: “Organoïden worden gekweekt met behulp van een cocktail van groei-stimulerende stoffen. We moesten de gebruikelijke cocktail aanpassen om te zorgen dat de organoïden konden huilen.” Toen de onderzoekers de juiste mix van groeifactoren hadden gevonden, konden ze de organoïden aan het huilen maken. “Onze ogen zijn altijd nat, net als de traanklieren in een Petri schaaltje,” zegt Bannier-Hélaouët.

Opzwellen als een ballon

Mensen huilen als reactie opbijvoorbeeld pijn. Op een soortgelijke manier huilen organoïdenin reactie op chemische stimuli zoals noradrenaline. De cellen van de organoïdenscheiden hun tranen uit aan de binnenkant van de organoïde het lumen. De organoïde zwelt hierdoor op als eenballon. De grootte van organoïden kan dus worden gebruikt als indicator voor traanproductie en -uitscheiding. “Extra experimenten lieten zien dat verschillende cellen in de traanklier verschillende traancomponenten maken. En deze cellen reageren ook verschillend op de stimuli die aanzetten tot traanproductie,” zegt Yorick Post, een andere onderzoeker bij het project.

Atlas van cellen

De traanklier bestaat uit verschillende celtypen, maar het huidige model omvat er maar één, de ductale cel. De onderzoekers presenteren in hun paper een atlas van de cellen in de traanklier om de verschillen te laten zien. Ze hebben deze atlas gemaakt met behulp van single cell sequencing; een methode waarmee individuele cellen onderzocht en gekarakteriseerd kunnen worden. Post legt uit: “In de toekomst zouden we ook graag het andere type traankliercel willen kweken, de zogenoemde acinaire cel. Op die manier kunnen we uiteindelijk een volledige traanklier kweken in het lab.” De onderzoekers konden de atlas ook gebruiken om nieuwe traancomponenten te identificeren. Deze componenten helpen het oog te beschermen tegen infecties.

Organoïden transplanteren

De ontwikkeling van de miniatuurtraanklieren is veelbelovend voor patiënten met traanklieraandoeningen. Onderzoekers over de hele wereld kunnen het model gebruiken om nieuwe medicijnen te zoeken voor patiënten die niet genoeg tranen produceren. Ook kunnen de organoïdenworden gebruikt om te onderzoeken hoe kanker in de traanklier ontstaat en behandeld kan worden. “En hopelijk kunnen we dit type organoïdenin de toekomst zelfs transplanteren naar patiëntenmet niet-functionerende traanklieren,” concludeert Bannier-Hélaouët. De studie demonstreert wederom debredepotentiedieorganoïdetechnologie biedt voor de wetenschap en geneeskunde.

Het Hubrecht Instituut

Het Hubrecht Instituut is een onderzoeksinstituut dat zich richt op ontwikkelings- en stamcelbiologie. De 24 onderzoeksgroepen van het instituut doen fundamenteel en multidisciplinair onderzoek, zowel in gezonde systemen als in ziektemodellen. Het Hubrecht Instituut is onderdeel van de KNAW en bevindt zich op Utrecht Science Park. Sinds 2008 is het instituut geaffilieerd met het Universitair Medisch Centrum Utrecht. Dit bevordert de vertaling van het onderzoek naar de kliniek. Het Hubrecht Instituut heeft een partnerschap met het European Molecular Biology Laboratory (EMBL).

Het Hubrecht Instituut is gevestigd in Utrecht (Uppsalalaan 8, 3584 CT Utrecht).

Logo Hubrecht Instituut