Deze op stamcellen gebaseerde aanpak zal wonden herstellen in een gezonde huid

Mensen met ernstige brandwonden, doorligwonden of chronische ziekten zoals diabetes lopen een risico op het ontwikkelen van wonden die bekend staan ​​als huidzweren en zich kunnen uitstrekken over meerdere lagen van de huid.

Afgezien van het feit dat ze extreem pijnlijk zijn, kunnen deze wonden leiden tot ernstige, soms dodelijke infecties of amputaties. Meestal worden deze zweren behandeld door de bestaande huid chirurgisch te transplanteren om de wond te bedekken. Wanneer de zweer echter bijzonder groot is, kan het een uitdaging zijn om voldoende huid te enten. In dergelijke gevallen kunnen onderzoekers huidstamcellen isoleren van een patiënt, deze in het laboratorium laten groeien en ze opnieuw in de patiënt transplanteren. Maar de procedure is tijdrovend, riskant voor de patiënt en niet noodzakelijk effectief.

De dramatisch stijgende percentages van diabetes alleen al onderstrepen een dringende behoefte aan het ontwikkelen van nieuwe, effectieve methoden voor de behandeling van huidzweren.

Mijn laboratorium aan het Salk Institute richt zich op het ontwikkelen van op stamcellen gebaseerde benaderingen om cellen van het ene type in het andere te "herprogrammeren" met het oog op regeneratieve geneeskunde.

In een rapport in het tijdschrift Natuur, we beschrijven een nieuwe techniek om cellen die van nature aanwezig zijn in een open wond direct om te zetten in nieuwe huidcellen door de gewonde cellen te herprogrammeren naar een stamcelachtige staat, waarin cellen terugkeren naar een eerdere, meer flexibele toestand van waaruit ze kunnen ontwikkelen in verschillende celtypen.

Een postdoctoraal onderzoeksmedewerker in mijn lab, Masakazu Kurita, die een achtergrond heeft in plastische chirurgie, wist dat een cruciale stap in de wondgenezing de migratie was van stamcelachtige cellen die basale keratinocyten worden genoemd - van nabijgelegen, onbeschadigde huid - in wonden.

Basale keratinocyten zijn voorlopers van veel verschillende soorten huidcellen. Maar grote, ernstige wonden zoals huidzweren hebben geen basale keratinocyten meer. Bovendien, terwijl deze wonden genezen, zijn de cellen die zich vermenigvuldigen in het gebied - bekend als mesenchymcellen - voornamelijk betrokken bij het sluiten van de wond en ontsteking, maar ze kunnen een gezonde huid niet opnieuw opbouwen.

We wilden deze mesenchymcellen omzetten in basale keratinocyten, zonder ze ooit uit het lichaam te halen.

Om dit te doen, vergeleken we de niveaus van verschillende eiwitten binnen de twee celtypen - mesenchymale cellen en keratinocyten - om erachter te komen wat hen onderscheidde en te achterhalen wat we zouden moeten veranderen om het ene celtype in het andere te herprogrammeren.

We identificeerden 55 eiwitten, die we 'herprogrammeringsfactoren' noemen, die mogelijk betrokken zijn bij het bepalen en behouden van de cellulaire identiteit van basale keratinocyten. We voerden verdere experimenten uit op elke potentiële herprogrammeringsfactor en vernauwden de lijst tot vier factoren die mesenchymale cellen in vitro in basale keratinocyten in petrischalen zouden transformeren. Deze keratinocyten vormden vervolgens alle cellen die aanwezig waren in een gezonde nieuwe huid.

Vervolgens hebben we de kracht van deze vier factoren getest om huidzweren bij muizen te behandelen. Slechts 18 dagen nadat we een actuele oplossing met deze vier factoren direct op de ulcera hadden aangebracht, zagen we genezing. Deze vier factoren herprogrammeerden de mesenchymcellen in de wond in keratinocyten, die vervolgens groeiden tot de vele celtypes waaruit een gezonde huid bestaat, die de wond afsluit en geneest. Deze cellen bleven groeien en verenigden zich met de omliggende huid, zelfs bij grote zweren. Toen we de muizen drie maanden en zes maanden later onderzochten, zagen we dat de nieuw gegenereerde cellen functioneerden als een gezonde huid. Knaagdierenhuid geneest anders dan de menselijke huid, dus er was geen zichtbaar littekenweefsel, hoewel het er wel had moeten zijn.

Verder werk is nodig om de veiligheid van deze aanpak te waarborgen, vooral op een veel langere termijn, maar als een eerste test van het concept zijn de resultaten veelbelovend.

We zijn optimistisch dat onze aanpak een eerste proof of principle is voor in vivo regeneratie van een volledig driedimensionaal weefsel, zoals de huid, en niet alleen voor individuele celtypes. Naast wondgenezing kan onze aanpak nuttig zijn voor het herstellen van huidbeschadiging, het tegengaan van de gevolgen van veroudering en ons helpen om huidkanker beter te begrijpen.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation door Juan Carlos Izpisua Belmonte. Lees hier het originele artikel.