Promotie P.A. (Pien) Goldsteen

A human in vitro model for airway neuro-effector interactions

Proefdiervrij model voor onderzoek naar rol zenuwstelsel bij astma

Pien Goldsteen toont aan dat het mogelijk is een humaan model te maken om de communicatie tussen het zenuwstelsel en de longen mogelijk te maken op een chip. Het zenuwstelsel speelt een belangrijke rol in de ontwikkeling en de symptomen van astma. Echter, de precieze rol van het zenuwstelsel hierin is nog onbekend. Vaak worden proefdieren voor dit onderzoek gebruikt. Een groot nadeel is dat proefdieren verschillen van mensen. Door recentelijke technologische ontwikkelingen was het voor Goldsteen mogelijk een humaan in-vitromodel te ontwikkeling door humane pluripotente stamcel (hPS)- en organ-on-a-chip technologie te combineren. Goldsteen: 'De resultaten van mijn proefschrift laten zien dat we in staat zijn een protocol te ontwikkelen waarin we hPS cellen gedifferentieerden naar cholinerge luchtwegzenuwen. Eerst werden de hPS cellen gedifferentieerd naar een vagale neurale crest voorloper, en vervolgens naar cholinerge luchtwegzenuwen met behulp van de neurotrofine BDNF. Zo’n 30% van de hPS cellen werd omgezet in deze luchtweg zenuwcellen, wat behoorlijk efficient is. Dit werd bevestigd door expressie van β-3-tubulin en ChAT, speciale markers voor cholinerge neuronen. Verder reageerden neuronen op acetylcholine en kaliumchloride (KCl), om aan te tonen dat ze ook nog eens functioneel zijn.Vervolgens werd een PDMS microfluïdische chip gefabriceerd om verdere functie van het zenuwstelsel te bestuderen. Luchtweg gladde spiercellen spelen een belangrijke rol bij bronchiale hyperreactiviteit. Neuronen en gladde spiercellen werden gekweekt in afzonderlijke compartimenten in de chip, die verbonden waren via microkanalen om axonale communicatie mogelijk te maken, zoals ook in het lichaam gebeurd. Wanneer cholinerge neuronen  en gladde spiercellen in de chip werden gekweekt, innerveerden de axonen de gladde spiercellen in het andere compartiment, wat de studie van neuronale -communicatie mogelijk maakte.'

Promotores Prof.dr. R. Gosens en Prof.dr. A.M. Dolga