Universiteit van Maastricht kan functioneel 3D-bloedvat creëren

Hoewel al anderhalve eeuw bekend is dat verandering in een bloedvat en de stroming van het bloed belangrijke factoren zijn in het ontstaan van een bloedprop, wordt trombose nog altijd onderzocht in een buisje bloed. Aan de Universiteit van Maastricht kan nu door het kunstmatig creëren van cellen en bloedvaten het gehele stollingsproces beter worden onderzocht.

De Duitse arts Rudolf Virchow ontdekte al anderhalve eeuw geleden dat bij de vorming van trombose meerdere factoren van belang zijn: naast de verandering in de samenstelling van het bloed zijn dat een vertraagde bloedstroom en de beschadiging van de vaatwand. Het onderzoek aan de Universiteit van Maastricht, dat in 2022 begon met steun vanuit de Trombosestichting, richt zich op het bij elkaar brengen van de drie componenten, op een zo natuurgetrouw mogelijke manier.

Inmiddels heeft het team van prof.dr. Leon Schurgers een 3D-model dat is ontwikkeld aan de Irvine University in Californië zo aangepast dat er een functioneel 3D-bloedvat is gecreëerd. Schurgers: ‘We zijn nog niet zover dat we er volbloed doorheen kunnen laten stromen, maar het lijkt verder representatief voor wat er in het lichaam gebeurt. We gaan hier in de toekomst heel veel profijt van hebben.’

Hoe belangrijk is deze ontwikkeling?

‘Het nabootsen van een bloedvat kan al langer, maar van oudsher gebruikten onderzoekers hiervoor als basis eiwitten die werden gehaald uit tumoren bij muizen. Op dat zogeheten Matrigel kun je heel goed cellen laten groeien. Wij wilden juist afstappen van deze muiscomponent. Een mens is geen muis, en daarnaast staat het gebruik van proefdieren steeds meer ter discussie. In het eerste deel van ons onderzoek keken we of we de eiwitten uit de muis niet konden vervangen door menselijke eiwitten. We zijn daarvoor gaan samenwerken met de afdeling gynaecologie. In de placenta zitten heel veel groeifactoren en bloedvaten, die uitstekend te gebruiken zijn. Na de bevalling worden placenta’s als restmateriaal beschouwd, waardoor we deze eenvoudig en vrij mogen gebruiken.’

Wat deden jullie dan met de placenta?

‘We hebben er eiwitten uit gehaald en zijn deze gaan gebruiken om cellen op te laten groeien, net als bij de Matrigel eiwitten uit muizen. Deze menselijke eiwitten laten onze cellen veel beter groeien en functioneren, zo bleek. We zijn nog niet zover om te zeggen dat we het groots kunnen gaan uitrollen, maar voor ons eigen onderzoek hebben we er wel nuttig gebruik van kunnen maken. Dat was dus een eerste mooie slag die we hebben geslagen.’

Een eerste… Dat betekent dat jullie meer voor elkaar hebben gekregen?

‘Zeker. Naast goed weefsel heb je ook cellen uit de vaatwand nodig om een bloedvat te kunnen nabootsen. De meest gebruikte methode was om deze cellen te isoleren uit weefsel dat overbleef tijdens operaties bij het repareren van een vaatwand. We hebben medisch-ethische toestemming om dit weefsel te gebruiken. Het nadeel is alleen dat je uit zo’n stukje weefsel maar een klein aantal cellen kunt halen. Vanuit deze overweging is gekozen voor een benadering waarbij met stamcellen wordt gewerkt. Daarvoor heb je alleen een buisje bloed nodig, waarin heel veel witte bloedcellen zitten.’

Hoe werkt dat proces?

‘Met een bepaalde mix van transciptie- en groeifactoren kun je die witte bloedcellen terugsturen in de tijd, naar een soort oercel. Die kun je daarna weer laten uitgroeien tot elk soort cel in het lichaam, zoals een hartcel, levercel, hersencel, en ga zo maar door. Wij  hebben ze specifiek laten uitgroeien tot endotheelcellen, die de binnenbekleding van een bloedvat vormen. Dat proces hebben we geoptimaliseerd, aan de hand van onze eigen kennis, maar ook die van een collega-onderzoeker van de University Californië, Irvine (UCI) en die van een commercieel bedrijf. Het is ons gelukt om endotheelcellen voor minimaal negentig procent na te bootsen uit deze stamcellen. Deze cellen hebben we al gebruikt om de vaatwand na te kunnen bootsen.’

Dus jullie hebben de binnenbekleding van de vaatwand kunnen creëren.

‘Dat was niet alles, want het is ons ook gelukt om uit die oercellen zogeheten gladde spiercellen te creëren. Deze liggen achter de endotheelcellen en zorgen ervoor dat het bloedvat kan uitzetten en inkrimpen. We hebben nu dus een heel mooie constante en oneindige aanvoer van cellen die we voor onze tests kunnen gebruiken.’

Welke tests hebben jullie gedaan?

‘We hebben onder meer gekeken naar wat er met de gladde spiercel gebeurt als deze in aanraking komt met bloed zodra de endotheelcellen die ervoor liggen beschadigd zijn. Als deze zijn oorspronkelijke functie behoudt, gebeurt er niets met het bloed bij direct contact. Een gladde spiercel kan echter bij een beschadiging van de vaatwand een andere rol aannemen, en bijvoorbeeld littekenweefsel of kalk gaan aanmaken in de vaatwand. Ook dit hebben we kunnen nabootsen en zagen dat die veranderende gladde spiercellen wel degelijk een rol kunnen spelen bij stolling.’

Wat heeft de patiënt aan jullie onderzoek?

‘Bij het achterhalen van de oorzaak van trombose wordt nu nog vooral naar dat buisje bloed gekeken, maar daar is het antwoord niet altijd te vinden. De vaatwand zou in dat geval heel goed wel het antwoord kunnen geven waarom een patiënt een hogere stollingsneiging heeft. Bijvoorbeeld door de rol van de gladde spiercel. Als we precies kunnen achterhalen waardoor de trombose is ontstaan, kunnen we ook veel beter op een gepersonaliseerde behandeling overgaan. Zover zijn we overigens nog lang niet, hoor. Daarnaast zou in de toekomst stollingsmedicatie ook in het lab met humane cellen getest kunnen worden in plaats van dat daarvoor muizen gebruikt worden.’

Hoe belangrijk was de steun van de Trombosestichting?

‘Die steun is voor ons cruciaal geweest. Anders hadden we onze PhD-student Minke Rijpkema nooit kunnen aanstellen. Zij is drie maanden in Irvine geweest om daar het 3D-model te bestuderen, om het daarna in Maastricht op te bouwen. Dat was allemaal niet mogelijk geweest zonder de steun van de Trombosestichting.’