Promotie J. (Jorke) Willemse

Proefschrift in het kort:

Levertransplantatie is de enige behandelingsoptie voor patiënten met eindstadium leverfalen. Helaas is er een tekort aan donororganen en voor 20% van de patiënten komt er niet tijdig een geschikt donororgaan beschikbaar. Het kweken van functioneel weefsel in het laboratorium (tissue engineering) zou een alternatieve oplossing voor het tekort aan donororganen kunnen zijn. Dit gekweekte leverweefsel kan vervolgens gebruikt worden om hepatobiliaire ziektes te bestuderen of voor het transplantatiedoeleinden. Om leverweefsel in het laboratorium te kunnen kweken is er een structuur (scaffold) nodig die de levende cellen kan ondersteunen. Decellularizatie is een veelbelovende methode om weefselspecifieke acellulaire scaffolds te verkrijgen voor regeneratieve tissue engineering applicaties. The extracellulaire matrix (ECM) bestaat uit een complexe mix van eiwitten en proteoglycanen. Deze componenten zijn in een zeer weefselspecifieke manier terug te vinden in de lever en beïnvloeden het gedrag van de cellen. Het doel van decellularizatie is om alle cellen uit een weefsel te verwijderen en tegelijkertijd de ECM, inclusief de architectuur van het orgaan, te behouden.

De ECM van de lever kan vervolgens gebruikt worden om lever weefsel te creëren door cellen te introduceren (recellularizatie) in de acellulaire matrix. Het merendeel van de functies van de lever wordt uitgevoerd door hepatocyten. Deze cellen metabolizeren verschillende substanties, maar produceren ook substanties als eiwitten, koolhydraten en gal. Het geproduceerde gal wordt afgevoerd via steeds groter wordende galwegen. Omdat het gal toxisch is, moet de lever beschermd worden tegen gal. Deze taak wordt vervuld door de cholangiocyten, die te vinden zijn in de galwegen. Andere benodigde cel types zijn endotheelcellen (bloedvaten), stellaat cellen en Kuppfer cellen.

Deze cellen moeten worden geëxpandeerd in het laboratorium voordat ze kunnen worden gebruikt om de lege ECM te recellularizeren. Isolatie en expansie van hepatocyten en cholangiocyten is uitdagend en lange termijn kweek is nagenoeg onmogelijk als er gebruik wordt gemaakt van traditionele celkweek methodes. Cholangiocyte organoiden zijn een aantrekkelijke alternatieve bron van menselijk cholangiocyten. De organoiden kunnen worden geinitieerd vanuit relatief kleine biopten, maar kunnen door hun hoge en stabiele proliferatie capaciteit wel grote hoeveelheden cellen opleveren.

Het doel van dit proefschrift was het uitzoeken of gedecellularizeerde lever ECM en cholangiocyte organoiden kunnen worden gebruikt om lever weefsel te kweken in het laboratorium. In dit proefschrift wordt beschreven hoe decellularizatie protocollen voor menselijke en varkens levers worden opgezet om scaffolds te verkrijgen van lever weefsel (deel 1). Vervolgens, wordt er ook onderzocht of cholangiocyte organoiden worden gebruikt om lever ECM (deel 1) en extrahepatische galweg ECM (deel 2) te recellularizeren. In deel 3 wordt gekeken of hydrogels afgeleid van lever ECM kunnen worden gebruikt als weefselspecifieke en klinisch relevante kweek substraten voor de initiatie en expansie van organoiden.