Onderzoekers aan de Bar-Ilan Universiteit in Israël zijn erin geslaagd om kunstmatige testikels in het laboratorium te kweken. Dankzij deze zogenaamde organoïd-technologie kunnen nu afwijkingen in de ontwikkeling en functie van de testis die leiden tot stoornissen in de geslachtsontwikkeling (DSD) en mannelijke onvruchtbaarheid beter onderzocht worden. Een veelbelovende ontwikkeling die kan bijdragen aan de behandeling van deze aandoeningen.
De kunstmatige testikels werden gekweekt uit onrijpe testiscellen afkomstig van neonatale muizen. Deze zogenaamde “testis-organoïden” simuleren nauwgezet een natuurlijke testikel. Het onderzoeksteam realiseerde zich dat de procedure een succes was toen ze tubulus-achtige structuren en cellulaire processen waarnamen die sterk leken op die van de in vivo testis. Zo vertoonden de buisvormige structuren sterke gelijkenis met de tubuli seminiferi die aanwezig zijn in de natuurlijke zaadbal, waar het sperma wordt geproduceerd.
De organoïden werden met succes negen weken in vitro gekweekt. In theorie voldoende tijd om het proces van spermaproductie en hormoonafscheiding te voltooien. De onderzoekers weten echter nog niet helemaal zeker of het bestaande model daadwerkelijk spermacellen zal produceren, maar het team heeft wel al tekenen van het begin van de meiose opgemerkt.
“Kunstmatige testikels zijn een veelbelovend model voor fundamenteel onderzoek naar de ontwikkeling en functie van de testikels, wat kan worden vertaald in therapeutische toepassingen voor aandoeningen van seksuele ontwikkeling en onvruchtbaarheid”, aldus onderzoeker Dr. Gonen.
In de nabije toekomst wil het onderzoeksteam zaadbal-organoïden produceren met behulp van menselijke biopten. Een uit menselijke cellen geproduceerde testis zou bijvoorbeeld kinderen kunnen helpen die het risico lopen onvruchtbaar te worden vanwege een kankerbehandeling. Wanneer het lukt om in het laboratorium vruchtbaar sperma te laten groeien dan wordt het wellicht mogelijk om bij deze kinderen voorafgaand aan hun behandeling zaadbal biopten in te vriezen om later te gebruiken voor hun vruchtbaarheidsbehandeling.
Lees hier meer over de opzet en de resultaten van dit onderzoek uit Israël (1).
Wat is een organoïde?
Organoïden zijn kleine, zeer vereenvoudigde versies van organen, die worden gekweekt vanuit menselijke of dierlijke stamcellen. Een organoïde is niet het gehele orgaan in een mini-uitvoering en kan daarom niet alle functies van het gehele orgaan uitvoeren. Voorbeeld: een baarmoederslijmvlies-organoïde kan wel worden gebruikt om de aanmaak van slijm onder de invloed van verschillende hormonen te bekijken, maar er kan geen embryo in groeien (2).
Onderzoekers gebruiken de organoïden om ziekteprocessen te bestuderen of medicijnen te testen. Wanneer de modelorgaantjes worden gemaakt van cellen van patiënten, blijven de genetische eigenschappen van de patiënt behouden en zijn het specifiekere ziektemodellen dan cellijnen en proefdieren. Organoïden worden nu al gebruikt voor patiëntspecifieke medicijntesten bij cystische fibrose en dit zal snel ook mogelijk worden voor andere ziekten met een genetische oorzaak (3).
Maar volgende stappen zijn gericht op transplantaties van organoïden bij patiënten ter ondersteuning van zieke organen. Als dat inbrengen van lichaamseigen organoïden ooit het gewenste effect bereikt, kan wellicht een orgaantransplantatie voorkomen worden en zijn er minder orgaandonoren nodig. Om het potentieel van organoïden in de geneeskunde volledig te benutten moeten onder andere de kweken verder gestandaardiseerd en geoptimaliseerd worden.
Is er een standaard voor de typering van organoïden?
Nu het onderzoek naar organoïden toeneemt, is het heel belangrijk om een duidelijke definitie te hebben en een duidelijk systeem waarin je deze celstructuren beschrijft. Een Nederlandse onderzoeksgroep heeft daarom een aantal criteria ontwikkeld voor het karakteriseren van toekomstige organoïden. Hun definitie is gebaseerd op organoïden van cellen van de lever, pancreas en galwegen, maar is toepasbaar op alle weefsels; dus ook op organoïden van cellen van bijvoorbeeld de darm, het brein of de huid.”
“Er is bijvoorbeeld niet zoiets als een lever-organoïde. De lever bestaat uit verschillende belangrijke celtypen zoals hepatocyten en galwegcellen. Volgens onze nieuwe definitie krijgen alle verschillende typen organoïden hun eigen naam in het systeem: hepatocyt-organoïde, galwegcel-organoïde, etc.”, aldus het onderzoeksteam.
Hoe bereik je consensus over een definitie binnen een dynamisch vakgebied? Het team stuurde alle wetenschappers die ooit publiceerden over organoïden een aantal open vragen over de definitie via de delphi-methode. Aan de hand van de antwoorden konden zij die verder aanscherpen.
Lees hier meer over deze belangrijke consensus (4).
Bronnen:
- Towards a “Testis in a Dish”: Generation of Mouse Testicular Organoids that Recapitulate Testis Structure and Expression Profiles – PubMed (nih.gov)
- Wat zijn organoïden? – Helpdesk Regeneratieve Geneeskunde – Universiteit Utrecht (uu.nl)
- Measuring cystic fibrosis drug responses in organoids derived from 2D differentiated nasal epithelia – PMC (nih.gov)
- Building consensus on definition and nomenclature of hepatic, pancreatic, and biliary organoids – PubMed (nih.gov)
Vind je het leuk wat je ziet? Deel met een vriend.