Tranen produceren in een petrischaaltje: onderzoekers ontwikkelen eerste model van menselijk bindvlies

Onderzoekers van de Organoid Groep (Hubrecht Institute) ontwikkelden samen met Maastrichtse wetenschappers het eerste organoïdemodel van het menselijke bindvlies. Deze organoïden bootsen de functie na van het echte menselijke bindvlies, een weefsel van het oog dat betrokken is bij de productie van tranen. Met hun nieuwe model ontdekten de onderzoekers een nieuw celtype in dit weefsel: tuftcellen. Deze cellen spelen waarschijnlijk een rol bij allergieën. Het organoïdemodel kan nu worden gebruikt om medicijnen te testen voor verschillende ziektes die het bindvlies aantasten. Het onderzoek is op 11 januari 2024 gepubliceerd in Cell Stem Cell.

Onze ogen produceren tranen om zichzelf te beschermen tegen verwondingen en infecties. Het bindvlies – een weefsel dat ook wel de conjunctiva wordt genoemd en dat het wit van het oog en de binnenkant van de oogleden bedekt – is gedeeltelijk verantwoordelijk voor de productie van deze tranen. Het neemt deel aan de traanproductie via de afgifte van slijm. Dit slijm zorgt ervoor dat de tranen aan het oogoppervlak blijven kleven en beschermt het tegen ziekteverwekkers. 

Beperkte behandelingen

Verschillende ziektes en aandoeningen tasten het bindvlies aan, zoals droge ogen, kanker, allergieën en infecties. In ernstige gevallen kan het niet goed functioneren van dit weefsel leiden tot blindheid. Tot nu toe bestond er geen goed model van het menselijk bindvlies, wat het onderzoek naar de functie ervan tijdens ziekte en gezondheid beperkt. Hierdoor zijn er ook beperkte behandelingsmogelijkheden voor ziektes die de conjunctiva aantasten. 

Eerste model

Om meer inzicht te krijgen in de samenstelling en werking van het bindvlies, begon de Organoid Groep met het ontwikkelen van het eerste menselijke model van dit type weefsel. Ze gebruikten cellen uit echt menselijk bindvlies en groeiden deze in een petrischaaltje uit tot 3D structuren. Deze mini-structuren worden organoïden genoemd en functioneren als echte menselijke conjunctivae. Vervolgens onderzochten ze hoe het bindvlies betrokken is bij de productie van tranen. Ze ontdekten dat het bindvlies antimicrobiële componenten aanmaakt en daardoor op meer manieren bijdraagt aan de traanproductie dan alleen door het maken van slijm. 

Allergieën

De onderzoekers veranderden vervolgens de condities in het petrischaaltje met mini-conjunctivae om allergieën na te bootsen. De organoïden begonnen totaal andere tranen te produceren: er was meer slijm, maar er waren ook meer antimicrobiële componenten. Onder deze condities vonden ze ook een nieuw celtype in de organoïden: tuftcellen. Soortgelijke cellen zijn ontdekt in andere weefsels, maar niet in het menselijk bindvlies. Onder allergieachtige condities werden meer tuftcellen gevonden. Het lijkt er dus op dat deze cellen een rol spelen in de reactie van het oog op allergieën. 

Medicijnen

Het nieuw ontwikkelde organoïdemodel maakt de weg vrij voor onderzoek naar ziektes die het bindvlies aantasten. Onderzoekers kunnen het model gebruiken om bijvoorbeeld medicijnen voor allergieën of droge ogen te testen. Op de lange termijn zou het zelfs mogelijk kunnen zijn om vervangende conjunctivae te maken voor mensen met oogbrandwonden, oogkanker of misschien zelfs genetische aandoeningen. Oogarts Mor Dickman van het Maastricht UMC+ en biomedisch engineer Vanessa LaPointe van de Universiteit Maastricht (onderzoeksinstituut MERLN) onderzoeken samen met de Organoid Groep bij proefdieren of deze aanpak haalbaar en nuttig is. 

Naar een klinische toepassing

‘Ontstekingsziekten en tumoren van het bindvlies zijn op dit moment moeilijk te behandelen, en leiden vaak tot blindheid,’ zegt Mor Dickman, expert in hoornvlies- en stamceltransplantatie. ‘Het transplanteren van organoïden lijkt op basis van proefdieronderzoek veelbelovend voor de behandeling van deze aandoeningen. Samen met prof. Hans Clevers en de Organoid Groep zetten we momenteel een studie op om dit verder te onderzoeken bij patiënten in de kliniek’.

Publicatie

Human Conjunctiva Organoids to Study Ocular Surface Homeostasis and Disease. Marie Bannier-Hélaouët, Jeroen Korving, Ziliang Ma, Harry Begthel, Amir Giladi, Mart M. Lamers, Willine J. van de Wetering, Nobuyo Yawata, Makoto Yawata, Vanessa L. S. LaPointe, Mor M. Dickman, Rachel Kalmann, Saskia M. Imhoff, Johan H. van Es, Carmen López-Iglesias, Peter J. Peters, Bart L. Haagmans, Wei Wu and Hans Clevers. Cell Stem Cell, 2024.

Sluit de enquête