Hoe een humaan meetmodel kan helpen bij inzicht in vaatziekten
Wat bepaalt of een bloedvat tientallen jaren elastisch blijft of onverwachts scheurt? Het is een vraag die niet alleen artsen, maar vooral patiënten wakker houdt. Binnen het project CELLSYSTEMICS onderzoekt Koen Reesink van het Cardiovascular Research Institute Maastricht (Maastricht UMC) hoe de menselijke vaatwand werkt, reageert en soms faalt, met behulp van een uniek humaan meetmodel.
CELLSYSTEMICS is een onderzoeksplatform dat het gedrag van menselijke vaatcellen bestudeert onder omstandigheden zoals die in het lichaam voorkomen. Centraal staan de gladde spiercellen in de wand van grote bloedvaten. Die cellen trekken niet spontaan samen, zoals hartspiercellen, maar worden continu opgerekt door de bloeddruk. “Bij elke hartslag zet de slagader iets uit”, legt projectleider Koen Reesink uit. “Dat is nodig om het hart te ontlasten. Die oprekking is geen bijzaak, het is voor de cel een belangrijk signaal: blijf doen wat je doet.” Toch, zegt hij, wordt dat mechanische gedrag in de celbiologie nauwelijks getest. “We kijken vooral naar biochemische markers om te bepalen of een cel zich ‘gezond’ gedraagt. Maar we weten nog weinig over wat die cel daadwerkelijk doet als ze onder druk staat.”
Het project kijkt daarbij niet alleen naar individuele cellen, maar ook naar hun gedrag als groep. Als onderdeel van levend, vervormbaar weefsel. “Cellen voelen elkaar, communiceren, reageren op elkaars gedrag”, zegt Reesink. “Als één cel iets anders gaat doen, merken de andere dat ook.” Toch wordt dat onderlinge samenspel in experimenten nog nauwelijks meegenomen. Volgens Reesink ligt daar een belangrijke tekortkoming in veel biomedisch onderzoek. “Klassieke experimentele biologie probeert toe te werken naar een homogene populatie van cellen of mensen. Terwijl in de werkelijkheid juist diversiteit de norm is.”
CELLSYSTEMICS in drie workflows
Workflow 1 – Differentiatie van stamcellen
Stamcellen, opgewerkt uit patiëntbloed, worden via specifieke media en protocollen omgezet in gladde spiercellen van de vaatwand.
Workflow 2 – Metingen op celniveau
Via micro-indenting en fluorescentiemicroscopie wordt gemeten hoe individuele cellen reageren op mechanische belasting: bijvoorbeeld in calciumrespons en cytoskeletdynamiek.
Workflow 3 – Functioneel weefselmodel
Cellen worden samengebracht in een bioreactor die echte vaatwandbelasting simuleert. Zo kan gekeken worden naar krachtopwekking, respons op medicijnen en het gedrag van cellen als in een netwerk.
Patiënten met een aneurysma – een vergroting van de slagader – voelen zich vaak een tikkende tijdbom, vertelt Reesink. “Ze weten dat het mis kan gaan, maar niemand weet wanneer. Dat zorgt voor enorme onzekerheid. Ze willen begrijpen wat er gebeurt.” CELLSYSTEMICS onderzoekt daarom niet alleen wat er fout gaat, maar juist ook wat normaal functioneert. “Waarom krijgt niet iedereen een aneurysma? Dat is de echte vraag – en als we die begrijpen, kunnen we betere antwoorden geven.”
Op termijn kan het project bijdragen aan patiëntspecifieke voorspellingen, al blijft dat voorlopig toekomstmuziek. “Misschien kunnen we ooit uit een bloedstaal afleiden hoe het ziekteverloop eruitziet”, zegt Reesink. Ook het testen van behandelingen is onderdeel van het project: in gekweekt vaatweefsel wordt gekeken of medicijnen de ‘attitude’ van celgroepen kunnen beïnvloeden. Nu duurt het kweken van patiënt-eigen cellen nog maanden, maar dat proces moet sneller worden. “Als we richting een maand gaan, komt klinische toepassing dichterbij.”
Hoewel CELLSYSTEMICS zich richt op de vaatwand, ligt de reikwijdte breder. In het lab zijn inmiddels ook functionerende hartspiercellen gekweekt — kloppend en al. Maar ook daar geldt: het gedrag van cellen onder belasting is nog lastig meetbaar. “De mechanische omgeving bepaalt hoe cellen zich gedragen”, zegt Reesink. “Rek, druk, hechting — al die krachten geven signalen, en die zijn vaak lokaal.” Het platform is daarom relevant voor elk type weefsel dat onder fysieke belasting staat: van hart- en longweefsel tot spieren of zelfs tumorcellen.
Samenwerking is essentieel voor het slagen van CELLSYSTEMICS, benadrukt Reesink. “Je moet elkaars taal leren spreken — en durven benoemen wanneer je elkaar níét verstaat. Pas dan kom je verder.” Dat geldt voor de samenwerking tussen disciplines, maar ook met bedrijven. “Hun expertise heb je gewoon nodig, anders kom je er niet.” Volgens Reesink draait het om wederzijds vertrouwen. “Ik heb partners vertrouwen gegeven dat ik van hun kennis een geheel zou maken. Zonder die synergie had ik dit project nooit vol kunnen houden.”
CELLSYSTEMICS is een initiatief van de afdelingen Biomedical Engineering, Cardiothoracale Chirurgie en Biochemie van het Cardiovascular Research Institute Maastricht, en wordt mede mogelijk gemaakt door de Publiek-Private Samenwerking subsidie beschikbaar gesteld door Health-Holland – Top-Sector Life Sciences & Health, Samenwerkende GezondheidsFondsen (SGF) en ZonMW.
Wil je meer weten? Koen Reesink is een van de sprekers tijdens het seminar Geavanceerde 3D cell culture voor innovatief onderzoek en gerichte diagnostiek op woensdag 24 september tijdens de vakbeurs LabNL. Ontdek hoe 3D-celmodellen, mechanische stimulatie en live-cell imaging samen nieuwe perspectieven bieden voor ziekteonderzoek, medicijnontwikkeling en gepersonaliseerde diagnostiek.
Koen Reesink combineert een achtergrond in elektrotechniek en systeemdynamica met interdisciplinair onderzoek op de raakvlakken tussen fysiologie, chirurgie en celbiologie. In CELLSYSTEMICS komt zijn liefde voor systemen, metingen en biomedische toepassing samen. “Ik geloof dat je door samenwerking – tussen disciplines, tussen mensen – voorzieningen en tools kunt (op)bouwen die anders niet haalbaar zijn.”
Ontdek de wereld van laboratoriumtechnologie op LabNL. Hier komen kennisdeling, innovatie en netwerken samen om bezoekers een unieke inkijk te geven in de toekomst van laboratoriumtechnologie. Verbreed je horizon en verken de nieuwste ontwikkelingen in de laboratoriumsector. Exposanten informeren je over de nieuwste oplossingen, producten en innovaties. Deskundigen delen hun kennis tijdens het uitgebreide seminarprogramma. Volg lezingen en workshops over diverse analysetechnieken, ontwikkelingen in de life sciences en het lab van de toekomst.
English (UK)