Kunstmatig knoopje onthult hoe organen hun plek krijgen
Onder leiding van TU/e-hoogleraar Jaap den Toonder ontwikkelden onderzoekers een kunstmatige embryonale knoop, waarmee ze laten zien hoe vloeistofstromen al vroeg in de ontwikkeling bepalen waar organen groeien. In samenwerking met de Rijksuniversiteit Groningen droegen ze zo bij aan het beantwoorden van een fundamentele vraag: hoe krijgen organen hun plek in het lichaam?
Waarom zit het hart links en de lever rechts? De oorsprong van die asymmetrie ligt in de embryonale fase. In een kleine, met vloeistof gevulde holte – de embryonale knoop – zorgen minuscule trilhaartjes (cilia) voor een gerichte stroming. Die stroming beïnvloedt hoe signaalmoleculen zich verspreiden en speelt zo een sleutelrol in waar organen uiteindelijk groeien.
Om dat proces beter te begrijpen, ontwikkelde het onderzoeksteam van de TU/e een kunstmatige versie van zo’n embryonale knoop. Door het biologische systeem na te bouwen, konden ze het in het lab onder gecontroleerde omstandigheden bestuderen. “We hebben een in vitro ‘artificial embryonic node’ gerealiseerd – een kunstmatige embryonale knoop buiten het lichaam – die we in detail in het lab konden bestuderen”, zegt Den Toonder.
De experimenten in Eindhoven werden gecombineerd met geavanceerde simulaties in Groningen. Samen tonen die aan dat twee mechanismen tegelijk verantwoordelijk zijn voor het doorbreken van de links-rechtssymmetrie in het lichaam. “Dit is een eyeopener voor de ontwikkelingsbiologen. Het heeft impact op het wetenschappelijke veld dat zich bezighoudt met embryonale ontwikkeling”, aldus Den Toonder. De resultaten van het onderzoek verschenen vorige week in Science Advances.
Door nieuwsgierigheid gedreven
Volgens Den Toonder is het onderzoek vooral fundamenteel van aard. “Dit onderzoek was puur door nieuwsgierigheid gedreven”, zegt hij. Over de plaatsing van organen in het lichaam werd al veel gedebatteerd in de literatuur, en er waren enkele hypothesen voorgesteld. Maar er was geen consensus, omdat het vrijwel onmogelijk is dit fenomeen in vivo (in het lichaam, red.) te onderzoeken, voegt hij eraan toe.
Of er op termijn toepassingen volgen, is nog onzeker. “Dat is nu aan de biologen en biomedici”, zegt hij. “Het lijkt me persoonlijk ingewikkeld om in te grijpen in embryonale ontwikkeling, maar wellicht dat er wetenschappers zijn die door onze ontdekking ideeën krijgen.”
Den Toonder gaat zich nu richten op andere toepassingen van de kunstmatige trilhaartjes, bijvoorbeeld door ze te gebruiken om cellen mechanisch te activeren, wat van belang kan zijn in de regeneratieve geneeskunde. Tegelijk kan deze fundamentele ontwikkeling andere onderzoekers richting geven en hen helpen vooruit te komen. “Wij geven het stokje nu door aan de ontwikkelingsbiologen, die met onze resultaten de puzzel van asymmetrieontwikkeling verder kunnen leggen.”


Discussie