Wetenschappers hebben uit stamcellen een kloppend mini-hart gekweekt dat twee kamers en twee boezems bezit.

Zo’n 1,7 miljoen Nederlanders kampen met een hart- of vaatziekte. Jaarlijks komen ongeveer honderd mensen eraan te overlijden. Helaas is de behandeling van een hartziekte nog altijd lastig. Een van de redenen is het ontbreken van een goed ziektemodel om onderzoek mee te doen. Daar komt nu verandering in, want onderzoekers van de Austrian Academy of Sciences ontwikkelden een hart-organoïde, een cardioïde genoemd, dat een echt menselijk hart nabootst. Daarover publiceerden ze in het tijdschrift Cell.

Lees ook:

• Plan: computer bouwen van hersencellen
• Menselijk minibrein in rattenhersenen reageert op lichtflitsen
• In lab gekweekte ‘minimagen’ produceren zuur

Uit stamcellen

Twee jaar geleden kwam het team, onder leiding van Sasha Mendjan, al met een cardioïde dat bestond uit één linkerhartkamer. Dat maakte het uit menselijke pluripotente stamcellen. Dat zijn stamcellen uit een embryo die nog elk soort weefsel kunnen vormen. Door die cellen in een bedje te leggen van stoffen die ook voorkomen in het ontwikkelende embryohart, ontstond het kweekhart.

Door bepaalde genen van het cardioïde uit te schakelen konden de onderzoekers de aangeboren hartziekte hypoplastische linkerhart-syndroom nabootsen. Zo zagen ze de voor de ziekte zo kenmerkende krappe kamer, wat de reden is tot ernstig zuurstoftekort in het hele lichaam. Baby’s geboren met de aandoening moeten dan ook kort na de geboorte een levensreddende operatie ondergaan.

Onderdelen samenvoegen

De linkerkamer van het hart is ontzettend belangrijk voor het rondpompen van het bloed. Maar de rechterkamer en de twee boezems dienen om die circulatie goed op gang te houden. Ook daar kunnen stoornissen ontstaan. En dus bouwden Mendjan en collega’s dit keer een cardioïde met ook deze onderdelen.

Dat deden ze door de linker- en rechterkamer en de linker- en rechterboezem eerst elk apart uit stamcellen te laten groeien, om ze daarna samen te voegen. Dat bleek te lukken, want elektrische signalen verspreidden zich door de cardioïde op dezelfde manier als een echt hart. En het belangrijkste: het klopte.

Aangeboren afwijkingen

Met de cardioïde konden de onderzoekers vervolgens bestuderen hoe het hart in een embryo begint met kloppen. De linkerkamer bleek de dans te beginnen en gaf ritme aan de rechterkamer en boezems. Zo’n twee dagen later namen de boezems het stokje over en waren het juist de kamers die volgden.

Ook gebruikten Mendjan en het team de cardioïde om het effect van bepaalde stoffen, zoals thalidomide, op het hart te onderzoeken. Thalidomide is een middel dat aan zwangere vrouwen in de jaren 50 en 60 tegen de misselijkheid werd voorgeschreven. Dat bleek een grote fout, want de stof veroorzaakte ernstige aangeboren afwijkingen in de foetus, waaronder in het hart. En die misvormingen waren inderdaad duidelijk terug te zien in de cardioïde.  

Patiënthart namaken

Dit zijn volgens de onderzoekers slechts een paar voorbeelden van hoe de nieuwe cardioïde kan worden ingezet. Naast het bestuderen van de hartontwikkeling en het testen op ernstige bijwerkingen van nieuwe medicijnen kunnen ook hartziektes die tijdens het leven ontstaan worden bestudeerd. Zo kan via bevriezen van bepaalde slagaderen een hartinfarct van de cardioïde worden nagebootst. Vervolgens kunnen dan bijvoorbeeld nieuwe therapieën worden getest.

En ten slotte is het volgens Mendjan en collega’s zelfs mogelijk om een cardioïde te maken uit stamcellen gemaakt uit de cellen van een patiënt zelf. Op die manier kan zijn of haar hart dus worden nagemaakt en kunnen artsen precies zien wat eraan schort en daarmee de beste behandeling kiezen.

Bronnen: Cell, MBA – Institute of Molecular Biotechnology of the Austrian Academy of Sciences via EurekAlert!

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!