Towards the development of a biomimetic corneal stroma

Het gezichtsvermogen is het meest waardevolle zintuig voor de mens. Het stelt ons in staat om te observeren, interpreteren en aansluiting te zoeken bij onze omgeving. Het oog is een ingewikkeld sensorisch orgaan, een harmonieuze aaneenschakeling van meerdere onderdelen maar het begint allemaal bij het inkomende licht doorheen het hoornvlies. Wanneer het hoornvlies beschadigd geraakt, ontstaat er onomkeerbare littekenvorming, wat leidt tot verminderd zicht of zelfs blindheid. Hoewel de meeste gevallen van hoornvliesblindheid kunnen worden verholpen met een hoornvliestransplantatie, zijn er grote tekorten aan donoren met als gevolg tien miljoen onbehandelde patiënten op de wachtlijst. Alternatieven voor hoornvliestransplantaties zijn artificiële cornea maar deze zijn niet biomimetisch en daarom suboptimaal. In de regeneratieve oogheelkunde is de focus verschoven naar de ontwikkeling van biocompatibele hoornvliezen. De moeilijkheid bestaat erin dat het hoornvlies voor 90% uit stromale collageen type I-fibrillen die op een specifieke manier gerangschikt en georiënteerd moeten zijn voor de transparantie van het hoornvlies. Om een biomimetisch hoornvlies na te maken, gebruikten we een 3D-printer met zeer hoge resolutie en lichaamseigen collageen als bio-inkt (in samenwerking met de KU Leuven). Tegelijkertijd onderzochten we de karakteristieken, optimale kweekomstandigheden en toepasbaarheid van de cellen. We wilden een hoornvlies namaken dat niet enkel de cellen kan ondersteunen, maar dat ook de functionaliteit van het oog kan herstellen. We ontwikkelden een methode om dunne collageen type III-laagjes te 3D-printen. De collageenlaagjes kunnen de groei van de hoornvliescellen ondersteunen en we willen deze techniek verder ontwikkelen om een functioneel hoornvlies te creëren. Het hoornvlies werd beschouwd als een bron van mesenchymale stamcellen (MSC), een multipotent celtype dat ook in het beenmerg voorkomt. Om deze cellen te kweken is er dierlijk serum nodig, hieraan zijn risico’s verbonden zoals de kans op ziekteoverdracht en grote verschillen tussen loten. Celkweekprocedures zonder dierlijke producten zijn noodzakelijk alvorens er kan worden overgegaan naar toepassingen in patiënten. We onderzochten de fenotypische MSC-karakteristieken van stromale hoornvliescellen. Uit de resultaten blijkt dat, behalve kraakbeendifferentiatie, aan alle criteria voor MSC-karakterisatie wordt voldaan, zelfs wanneer hoornvliescellen worden gekweekt zonder dierlijke producten. Om de vergelijking te vervolledigen, werd de expressie van genen specifiek voor of geassocieerd met MSCs, of differentiatie onderzocht. De resultaten tonen dat er zowel belangrijke overeenkomsten als verschillen zijn tussen beide celtypes. We concluderen dat functioneel onderzoek absoluut nodig is om een antwoord te kunnen bieden op de vraag of de cellen (afgeleid zijn van) stamcellen zijn, of niet.

Jaar van publicatie:2019

Trefwoorden:Doctoral thesis

Toegankelijkheid:Open