Mobiele menu

Pathofysiologie van chronische longschade bij prematuren bestudeerd met 3D-celkweek als alternatief voor dierproeven.

Projectomschrijving

Chronische longschade ontstaat door (de behandeling van) acute ademhalingsproblemen bij te vroeg geboren baby’s. Er bestaan geen goede methoden om het ontstaan van chronische longschade te voorspellen, te voorkomen of te behandelen. Voor onderzoek wordt veel gebruik gemaakt van ongerief veroorzakende diermodellen. De onderzoekers hebben een succesvol driedimensionaal systeem gemaakt waarin verschillende celtypen worden gekweekt en gerangschikt naar de situatie in vivo. Zo kan onderzoek worden gedaan naar wat er precies gebeurt in de longblaasjes en hoe eventuele wondgenezing plaatsvindt. In het in vitro model wordt ook de zogeheten ‘bronchoalveolaire lavage vloeistof’ ingezet die wordt verkregen uit de longen van beademde prematuur geboren baby’s. Op deze wijze is de invloed van prenatale ontsteking op het herstel van het longweefsel bestudeerd en het effect van het toedienen van groeifactoren.

Producten

Titel: IN VITRO WOUND HEALING CAPACITY OF BRONCHOALVEOLAR LAVAGE FLUID (BALF) IS DECREASED IN PRETERM INFANTS EXPOSED TO CHORIOAMNIONITIS
Titel: Bronchoalveolaire lavage vloeistof van prematuren met chorioamnionitis heeft een verminderd vermogen om in vitro alveolaire epitheelschade te herstellen: mogelijke rol voor VEGF en KGF.
Titel: In Vitro Wound Healing Capacity of Bronchoalveolar Lavage Fluid Is Decreased in Preterm Infants Exposed to Chorioamnionitis
Titel: Bronchoalveolaire lavage vloeistof van prematuren met chorioamnionitis heeft een verminderd vermogen om in vitro alveolaire epitheelschade te herstellen.
Titel: Vroege verlaagde concentraties van groeifactoren in bronchoalveolaire lavage vloeistof zijn geassocieerd met ontstaan van bronchopulmonale dysplasie
Titel: Early decreased growth factor concentrations in bronchoalveolar lavage fluid (BALF) from preterm infants progressing to BPD
Titel: Growth factors and lung maturation
Titel: Bronchoalveolaire lavage vloeistof van prematuren met chorioamnionitis heeft een verminderd vermogen om alveolaire epitheelschade te herstellen: rol voor KGF en VEGF.
Titel: Cell culture: a model for bronchopulmonary dysplasia?

Verslagen


Eindverslag

In dit project is voor de eerste keer succesvol een 3D-celkweek systeem van de alveolo-cappilaire barriere van de long geïmplementeerd en gekarakteriseerd, waarmee de wondgenezing in de longblaasjes bestudeerd kan worden. Dit in vitro systeem kan, door de aanwezigheid van verschillende celtypes naar analogie van de in vivo structuur, ook meer fysiologisch relevante informatie geven dan de voorheen bestudeerde monoculturen. Hierdoor biedt het dus een alternatief voor dierproeven en kan het gebruik ervan terugdringen.

Om meer inzicht te krijgen in het schadeherstel in de longen van prematuur pasgeborenen is er in de afgelopen periode een 3D celkweeksysteem opgezet en is het 2D celkweeksysteem geoptimaliseerd. Er zijn succesvol wondgenezings experimenten uitgevoerd met deze systemen en de data analyse is geautomatiseerd. Bij deze wondgenezings experimenten zijn een aantal surfactant eiwitten en groeifactoren, die al dan niet geasocieerd zijn met deze surfactant eiwitten, getest. Hierbij zijn een aantal targets geïdentificeerd waar verder onderzoek naar is gedaan om de wijze van inhibitie/promotie op wondgenezing te analyseren. Tevens zijn er pilots uitgevoerd om de verschillen te verklaren die zichtbaar zijn bij de wondgenezing tussen het 3D en 2D celkweeksysteem.
Er is een start gemaakt om het surfactant metabolisme m.b.v. CARS microscopie te bestuderen. Hierbij wordt er eerst gekeken naar een eiwit dat we onlangs geidentificeerd hebben. Dit eiwit zorgt er namelijk voor dat er lipid-achtige structuren onstaan in het celkweekmodel.
Er is een studie gedaan naar de koppeling van TGF-b aan een van de surfactant eiwitten en dit wordt nog uitgebreid naar andere surfactant eiwitten. Hierbij wordt ook de biologische activiteit na koppeling bekeken door het opzetten van ELISA’s voor downstream effecten in de pathway.

Samenvatting van de aanvraag

Chronische longschade of bronchopulmonale dysplasie (BPD) is een multifactorieel ziektebeeld dat het gevolg is van acute ademhalingsproblemen bij premature pasgeborenen en de behandeling hiervan. Mede door de complexe en grotendeels onbegrepen pathofysiologie bestaan er geen adequate methoden om het ontstaan van chronische longschade te voorspellen, voorkomen of behandelen. Wegens het ontbreken van extrapoleerbare in vitro modellen, wordt binnen huidig onderzoek naar BPD frequent gebruik gemaakt van ongerief veroorzakende diermodellen. Met behulp van nieuwe in vitro technieken is het mogelijk celkweekmodellen te ontwikkelen waarbij verschillende celtypes gezamenlijk worden gekweekt in een driedimensionale rangschikking naar in vivo analogie. Dit voorstel beoogt het ontwikkelen van dergelijke modellen voor het bestuderen van pulmonale (patho)fysiologische processen, meer specifiek in het kader van BPD. Verschillende pulmonale celtypes zullen gezamenlijk in kweek worden gebracht in een rangschikking die overeenkomst heeft met in vivo longweefsel. In dit model kunnen vervolgens experimenten worden uitgevoerd ter bestudering van de pathogenese van BPD. Een belangrijke overstap naar de humane in vivo situatie wordt gemaakt door humane bronchoalveolaire lavage vloeistof (BALV), verkregen uit beademde prematuren, aan te brengen op deze 3D-modellen. Deze vloeistof kan worden gezien als een actuele weergave van het alveolaire milieu. Het verschil in de invloed op in vitro processen tussen BALV verkregen uit prematuren die BPD ontwikkelen en zij die geen BPD ontwikkelen, kan zo worden onderzocht. De doelstelling is het ontwikkelen van een vernieuwend in vitro model (3D-celkweek) gecombineerd met gebruik van humaan materiaal (BALV) als toepasbaar en extrapoleerbaar alternatief voor diermodellen in de studie van de pathogenese van BPD. Hierbij zullen de volgende specifieke vraagstellingen worden onderzocht: 1. Alveolair epitheelherstel: is er een verschil in alveolair epitheelherstel in een 3D-celkweek onder invloed van BALV van prematuren die wel of geen BPD ontwikkelen? 2. Metabolisme van surfactant in alveolaire type 2 cellen: is er een verschil in surfactantsynthese en -opname in alveolaire type 2 cellen in een 3D-celkweek onder invloed van BALV van prematuren die wel of geen BPD ontwikkelen? 3. Andere effecten, met name de productie van cytokines en groeifactoren door de cellen, activatie van macrofagen en neutrofielen, en proliferatie van fibroblasten: is er een verschil in deze effecten in een 3D-celkweek onder invloed van BALV van prematuren die wel of geen BPD ontwikkelen? Voor elk van deze 3 hoofdvragen zullen tevens de volgende aspecten worden uitgewerkt om het model verder te karakteriseren: Welke cytokines en groeifactoren in BALV spelen een rol? Wat is de invloed van verschillende celtypes? Zijn de resultaten met humane cellijnen vergelijkbaar met die van primaire celkweken? Is er een verschil tussen cellen van foetale en neonatale longen enerzijds en volwassen longen anderzijds? Wat is de invloed van andere pathogenetische factoren in de ontwikkeling van BPD zoals hyperoxie, hypoxie en endotoxines? Door deze combinatie van vernieuwende celkweekmodellen en gebruik van humaan materiaal wordt de extrapoleerbaarheid van in vitro onderzoek vergroot en kan een bijdrage worden geleverd aan vervanging, vermindering en verfijning van dierproeven. Dezelfde modellen zijn tevens bruikbaar voor andere longziekten, zoals asthma en COPD, maar ook op vele andere gebieden van biomedisch onderzoek. Momenteel is het zo dat heel veel dierproeven worden uitgevoerd als eerste toets voor een hypothese. Met het in vitro 3D-celkweekmodel (± patiëntenmateriaal) kunnen vele hypothesen sneller, goedkoper, beter (betere controle over factoren) en met vervanging van dierproeven worden getoetst. Soms zullen nadien nog dierproeven nodig zijn voor in vivo toetsing van hypothesen of experimenteel testen van therapeutische toepassingen, echter deze kunnen dan gerichter gebeuren met gebruik van minder dieren (vermindering) en minder ongerief (verfijning).

Onderwerpen

Kenmerken

Projectnummer:
114000083
Looptijd: 100%
Looptijd: 100 %
2006
2010
Onderdeel van programma:
Projectleider en penvoerder:
Prof. dr. L.J.I. Zimmermann
Verantwoordelijke organisatie:
Maastricht Universitair Medisch Centrum+