Een team van onderzoekers van de Tufts University School of Medicine heeft een methode ontwikkeld om olfactorische stamcellen in kweek te kweken en te behouden, die vervolgens kan worden gebruikt om weefsel in de neus te herstellen. De ontdekking wekt de hoop dat toekomstige therapieën kunnen worden ontwikkeld om het reukvermogen te herstellen bij personen waar het is beschadigd door letsel of degeneratie.

De stamcellen, zogenaamde horizontale basale cellen (HBC's), kan alle olfactorische epitheel (OE) celtypes herbevolken, inclusief sensorische neuronen, wanneer getransplanteerd in beschadigd weefsel. Vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Stamcelrapporten , de ontwikkeling maakt de weg vrij voor verder onderzoek naar therapieën voor stamceltransplantatie, of farmacologische benaderingen die stamcellen in de neus stimuleren om weefsel te regenereren.

De zenuwen die het reukvermogen verlenen, zijn uniek in vergelijking met de rest van het zenuwstelsel, in die zin dat ze een robuuste en bijna volledige regeneratieve reactie kunnen veroorzaken na een blessure. OE-weefsel bevat twee soorten stamcellen:bolvormige basale cellen (GBC's) en HBC's. De GBC's zijn met succes gekweekt en lijken een primaire rol te spelen bij het herbevolken van cellen die verloren zijn gegaan door routinematige omzet. HBC's, echter, blijven slapend en worden niet geactiveerd totdat er een verwonding is. Helaas, studies over deze cellen zijn beperkt door het feit dat ze niet konden worden uitgebreid en in cultuur gehouden. In dit onderzoek, de onderzoekers bepaalden de optimale omstandigheden voor het uitbreiden en behouden van gezonde HBC-stamcellen in kweek, leenmethoden en factoren die worden gebruikt om respiratoire stamcellen in stand te houden.

"Toen we eenmaal hadden vastgesteld dat we HBC's in het laboratorium konden kweken, en dat ze dezelfde identificerende moleculaire markers uitdrukten die in vivo werden gevonden, we probeerden te bevestigen of ze net zo goed zouden werken als de in vivo HBC's - kunnen ze weefsel dat is beschadigd regenereren - en dat deden ze!" zei James Schwob, MD, doctoraat, hoogleraar moleculaire en chemische ontwikkelingsbiologie aan de Tufts University School of Medicine, en corresponderende auteur voor het onderzoek.

Ondanks een natuurlijk vermogen tot regeneratie, disfunctie van de reukzin wordt nog steeds gemeld bij 19,4 procent van de bevolking (OLFACAT-studie, 2003), met 0,3 procent ervaren volledig verlies van geur. Oorzaken variëren van veroudering, blessure, roken, en neurodegeneratieve ziekten tot bepaalde medicijnen.

Schwob en zijn team ontdekten dat de in het laboratorium gekweekte HBC's olfactorische laesies konden opvullen, het genereren van meerdere celtypen, waaronder Sus-cellen, basale cellen en olfactorische sensorische neuronen.

"De HBC's in cultuur bleven rustig, ongeveer zoals ze in vivo doen, maar we waren in staat om ze in een actieve toestand te brengen om het proces van differentiatie in verschillende reukepitheelcellen te starten net voordat ze in beschadigd weefsel werden geënt, " zei Jesse Peterson, doctoraat, eerste auteur van de studie en momenteel een postdoctoraal onderzoeker aan het MRC Laboratory of Molecular Biology. Peterson voerde het onderzoek uit als onderdeel van zijn proefschrift aan de Sackler School of Graduate Biomedical Sciences in Tufts, geadviseerd door Schwob.

De gebruikte trigger was retinoïnezuur, wat tot gevolg heeft dat de niveaus van het eiwit P63 in de cellen worden verlaagd, wat leidt tot stamcelactivering. P63 functioneert als een "hoofdbedieningsschakelaar" en het is bekend dat het de niveaus verlaagt tijdens blessures, overgang van HBC's van kiemrust naar activering in vivo. Een grondiger begrip van de rol van P63 werd belemmerd door het trage tempo van in vivo studies. Met in het laboratorium gekweekte HBC's, de activeringsmechanismen kunnen nader worden onderzocht.

"Nu we een reserve aan slapende stamcellen kunnen creëren, we zien dit als een handig hulpmiddel om manieren te onderzoeken om celdifferentiatie naar specifieke celtypen te leiden, en nieuwe stamceltherapieën te ontwikkelen voor weefsel- en sensorische regeneratie, waarbij de eigen stamcellen van de patiënt worden gebruikt voor het kweken en transplanteren, of farmacologische interventies om de eigen slapende stamcellen van de patiënt in de neus te activeren, ’ zei Schwob.