Voorwoord
”’Het kweken van leven”. Wat bedoel ik daarmee? Ik heb het hier over het kweken van weefsel en organen. Ik ben eigenlijk al een hele lange tijd ge??nteresseerd in het menselijk lichaam. Het liefst wil ik als vervolg opleiding ook geneeskunde doen. Ik wist daarom ook al vrij snel welke richting ik mijn profielwerkstuk zou willen doen, namelijk de medische richting. Dit is natuurlijk een vrij grote onderwerp. Mijn interesse in het menselijk lichaam is groot. Toen ik verder ging nadenken en opzoek ging naar het onderwerp vond ik op internet het kweken van organen. Dit is veel in het nieuws geweest omdat er een hele goede nieuwe methode is ontdekt door middel van stamcellen. Ik ben verder gaan lezen en raakte ge??nteresseerd. Door mijn onderzoek heb ik besloten om mijn profielwerkstuk te houden over het kweken van weefsel bij planten ??n weefsel/organen bij mensen.
Inhoudsopgave
HF1 Het kweken van weefsel bij de mens.
Organen kweken bij mensen door middel van stamcellen.
In het volgende stuk zal ik antwoord geven op de volgende vragen:
‘ Wat is een stamcel?
‘ Hoe kom je aan pluripotente stamcellen?
‘ Toepassingen van pluripotente stamcellen
‘ Adulte stamcellen
‘ Hebben adulte stamcellen dezelfde mogelijkheden als pluripotente stamcellen?
‘ Waarom concentreren we ons niet op onderzoek met adulte stamcellen?
De stamcel
Stamcellen zijn lichaamscellen die onbeperkt kunnen delen en zorgen voor de aanmaak van gespecialiseerde cellen, zoals bijvoorbeeld hartspiercellen, rode bloedlichaampjes en
huidcellen. Stamcellen spelen in het leven van de mens een enorm belangrijke rol in de ontwikkeling, die begint al helemaal vanaf het begin. Het moment dat een eicel bevrucht wordt door een spermacel. Die enkele cel die dan ontstaat bestaat dus uit de bevruchte eicel. Het bijzondere is dat zo een enkele cel kan uitgroeien tot een volledig persoon en zo een soort cel heet Totipotent. Kort na de bevruchting van de eicel ontstaat er uit deze enkele totipotente cel, meerdere totipotente cellen. Zie Fig.1
Figuur 1
Eeneiige tweelingen zijn het directe resultaat van een natuurlijke scheiding van twee van zulke totipotente cellen. Deze tweelingen zijn genetisch precies het zelfde. Dit komt omdat ze zijn ontstaat uit dezelfde totipotente cel. Nadat de cellen meerdere keren gedeeld zijn beginnen de genoemde totipotente celllen zicht te specialiseren, dicht gebeurd na vier dagen. Als dit gebeurd ontstaat er een holt zo als je in Fig 1. ziet, dit wordt een Blastocyst genoemd. De blastocyst bestaat uit een buitenste laag cellen en een aantal cellen die zich in de holte bevinden, de zogenaamde binnenste celmassa.
De buitenste laag cellen kan zich ontwikkelt zich uiteindelijk tot de placenta en eigenlijk ontwikkelt het al het weefsel die de vorming van een embryo ondersteunt en noodzakelijk zijn. Deze cellen vormen niet het ”echte” embryo. Deze ontstaat uit de celmassa binnen in. De binnenste cellen kunnen elk weefsel maken van de mens maar daarvoor is de buitenste celmassa ook nodig anders is het niet levend vatbaar. De binnenste celmassa is pluripotent, Het zegt het eigenlijk al, de cellen kunnen zich tot veel(pluri) verschillende cellen specialiseren maar niet tot alles. Als je bij dit stadium bent aangekomen, is er geen enkele cel meer totipotent. De genoemde pluripotente cellen gaan zich steeds verder specialiseren en vormen uiteindelijk de stamcellen. Stamcellen hebben een meer specifieke functie zoals: bloedstamcellen die zich kunnen specialiseren tot rode bloedlichaampjes, witte bloedlichaampjes en bloedplaatjes; en huidstamcellen die zich kunnen specialiseren tot de verschillende typen huidcellen. Deze stamcellen heten dan ook multipotent. Fig.2
Ook al zijn multipotente stamcellen van grote betekenis bij een vroeg stadium in de menselijke ontwikkeling, ze spelen ook nog steeds een grote rol bij kinderen en volwassenen. Bijvoorbeeld: de bloedstamcel. Bloedstamcellen zijn te vinden in het beenmerg van ieder kind en elk volwassen mens, en ze zijn ook te vinden in de bloedbaan maar in zeer kleine hoeveelheden. Ze spelen een enorm belangrijke rol bij het proces dat er voor zorgt dat de bloedcellen (rode bloedlichaampjes, witte bloedlichaampjes en
figuur 2
bloedplaatjes) steeds worden vernieuwd gedurende een mensenleven. Zonder bloedstamcellen zou een mens eenvoudigweg niet kunnen overleven.
Hoe kom je aan pluripotente stamcellen?
Men heeft op twee verschillende manieren menselijke pluripotente stamcellijnen in handen gekregen. Deze technieken/manieren zijn eerst getest op dieren.
1. Bij onderzoek onder leiding van dr Thomson waren pluripotente stamcellen direct ge??soleerd uit de binnenste celmassa van menselijke embryo’s in het blastocyst-stadium. Deze embryo’s waren afkomstig van IVF (in-vitrofertilisatie-)klinieken, waar ze over waren gebleven bij de IVF-behandeling, de zogenaamde rest-embryo’s. Rest-embryo’s worden tot stand gebracht om voor nageslacht te zorgen, niet om onderzoek mee te doen. De donors hadden voor het onderzoek met hun embryo’s schriftelijk toestemming gegeven. Dr Thomson isoleerde de binnenste celmassa en bracht deze cellen in kweek, met als resultaat een pluripotente stamcellijn.
2. De groep van dr Gearhart isoleerde pluripotente stamcellen uit foetaal weefsel, afkomstig van afgebroken zwangerschappen. Ook hiervoor was schriftelijk toestemming verkregen van de donoren, nadat zij onafhankelijk van het onderzoek hadden besloten tot be??indiging van de zwangerschap. Dr Gearhart isoleerde cellen uit die gebieden van de foetus die zich zouden ontwikkelen tot de testes of ovaria.
Hoewel de cellen uit dr Thomsons en dr Gearharts lab afkomstig zijn van heel verschillend bronmateriaal, vertonen ze onderling toch veel gelijkenis. Fig.3
Figuur 3
Een derde manier om pluripotente stamcellen te isoleren is mogelijk door het gebruik van somatische celkerntransplantatie.
Bij dierlijke studies doen onderzoekers dit door bij een normale eicel van een dier de kern, waarin het erfelijke materiaal zit, te verwijderen. Wat er vervolgens overbleef waren de voedingstoffen en andere energieproducerende onderdelen van de eicel die nodig zijn voor de ontwikkeling van een embryo. Daarna namen de onderzoekers een willekeurige cel behalve een eicel of een sperma cel (de naam van de lichaamscel die geen eicel of sperma cel is, is somatische cel) en brachten die bij de eicel waarvan de kern onttrokken was, hierdoor werden die twee ‘?n. Van deze cel die bestaat uit een somatische cel en een eicel wordt verwacht dat als ze delen er totipotente cellen ontstaan en deze cel dus kan uitgroeien tot een volledig organisme. Zoals ik eerder heb verteld vormen deze totipotente cellen nadat ze enkele keren gedeeld zijn een blastocyst. Ook de cellen van blastocyst kunnen, in theorie, weer worden gebruikt voor het maken van pluripotente stamcellijnen.
Eigenlijk kan uit elke menselijke blastocyst een bron voor menselijke pluripotente stamcellen vormen. Fig.4
Figuur 4
Toepassingen van pluripotente stamcellen.
De pluripotente stamcellen van de mens, zijn van grote waarde voor de wetenschap. Ten eerste zouden ze kunnen helpen bij het ontrafelen van de complexe processen die plaatsvinden helemaal aan het begin van de menselijke ontwikkeling. Ze kunnen bijvoorbeeld identificeren welke factoren bij wat een belangrijke rol spelen in de celspecialisatie. Een eerste stap daarbij is de identificatie van de verschillende factoren die betrokken zijn bij de processen die een rol spelen bij de celspecialisatie. Het is bekend dat voor dit proces het aan- en uitschakelen van genen een cruciale rol vervult, maar men weet niet veel over deze ‘schakelgenen’ of wat hen aan- of uitzet. Bepaalde ernstige ziekten, zoals kanker en sommige aangeboren afwijkingen, zijn het directe gevolg van abnormale celdeling en -specialisatie. Een beter begrip van de normale processen zou het mogelijk maken een beter beeld te krijgen van de fundamentele fouten die de oorzaak zijn van deze vaak dodelijke ziekten.
Het testen van nieuwe geneesmiddelen en ontdekken zou heel erg kunnen veranderen door de vondst van de menselijke pluripotente stamcellen. Het medicijn wordt dan eerst getest op een groep cellen die zijn gevormd door pluripotente stamcellen. Dit gebeurt al bij kankercellen. Door dat pluripotente stamcellen de kans hebben om tot verschillende cellen uit te groeien kan het dus makkelijk op meerdere soorten cellen getest worden.
Een hele bijzondere eventuele toepassing is het ontwikkelen van cellen en weefsels door middel van pluripotente cellen. Dit zou kunnen worden gebruikt voor onder andere celtherapie. Bij celtherapie wordt dierlijk celmateriaal gebruikt om het lichaam in staat te stellen zichzelf te genezen. Ouder wordende of beschadigde organen en weefsels blijken namelijk te herstellen als er celextracten van dezelfde organen en weefsels van dieren worden toegediend. Een reeks hardnekkige slijtageprocessen die bij alle andere behandelingen onomkeerbaar lijken te zijn, kunnen zo toch ten goede worden gekeerd.
Bijna alle ziektes die er bestaat komen door dat er wat mis is in de cellen of door een afwijking in de cel functie of doordat er weefsel beschadigd is. Mensen die nu gegrepen zijn door dit soort ziektes moeten wachten en hopen op donororganen. Het probleem is dat er te weinig donoren zijn. De geweldige oplossing is de pluripotente stamcel. Deze kan, als het is aangezet tot specialisatie, zich tot elke cel, celtype of celweefsel vormen. Dan zouden er geen donoren meer nodig zijn of donororganen en kan men werkelijk organen kweken in het lab door midden van de speciale pluripotente stamcellen. Ziektes als de ziekte van Parkinson, Alzheimer, dwarslaesies, beroertes, hartziekten, suikerziekte, gewrichtsontstekingen en reumatische artritis kunnen worden bestreden. Ik heb twee voorbeelden gevonden van deze innovatieve onderzoek:
1. De transplantatie van nieuwe hartspiercellen betekent hoop voor pati??nten met chronische hartklachten wiens hart niet goed meer functioneert. Nieuwe hartcellen, afkomstig van menselijke pluripotente stamcellen, zouden in de aangetaste hartspier kunnen worden getransplanteerd om zo de hartfunctie te verbeteren. Onderzoek aan muizen en andere dieren heeft aangetoond dat gezonde hartspiercellen, getransplanteerd in het hart, met succes het hartweefsel vervangen en goed samenwerken met de overige cellen van de gastheer. Deze experimenten wijzen op de uitvoerbaarheid van dit type transplantatie. Bij mensen die lijden aan type-I diabetes is de productie van insuline door gespecialiseerde alvleeskliercellen, de zogenaamde eilandjes van Langerhans, verstoord. Er zijn aanwijzingen dat transplantatie van zowel de gehele alvleesklier als de afzonderlijke eilandcellen, leidt tot een afname van de insuline-injecties. Eilandcellijnen afkomstig van menselijke pluripotente stamcellen zouden nuttig kunnen zijn bij onderzoek naar diabetes en, uiteindelijk, voor transplantatie. Hoewel het onderzoek met menselijke pluripotente stamcellijnen veelbelovend lijkt, ligt er nog veel werk in het verschiet. Een aantal technische hobbels zal eerst genomen moeten worden voordat deze ontwikkeling in de praktijk kan worden toegepast. Deze hobbels, hoewel niet te verwaarlozen, zijn echter zeker niet onoverkomelijk.Op de eerste plaats is basaal onderzoek nodig om inzicht te krijgen in de cellulaire processen die leiden tot celspecialisatie in de mens, zodat men straks in staat is de pluripotente stamcellen te sturen in de gewenste cel- en weefseltypen voor transplantatie.
2. Ten tweede moet, voordat deze cellen voor transplantatie gebruikt kunnen worden, het probleem van de afstotingsreacties zijn opgelost. Menselijke pluripotente stamcellen, afkomstig van embryo’s of foetaal weefsel, verschillen genetisch met die van de ontvanger. Toekomstig onderzoek zal zich daarom moeten concentreren op het wijzigen van menselijke pluripotente stamcellen om zo de kans op afstotingsreacties zo klein mogelijk te maken, of op het opzetten van weefselbanken met de meest voorkomende weefseltypeprofielen. Het gebruik van somatische celkerntransplantatie is een andere manier om het probleem van afstotingsreacties op te kunnen lossen. Neem bijvoorbeeld een pati??nt met een progressieve hartkwaal. Met behulp van somatische celkerntransplantatie kan de kern van ongeveer elke somatische cel van die pati??nt worden gefuseerd met een donoreicel waar de kern uit is verwijderd. Met de juiste stimulatie ontwikkelt de gefuseerde cel zich vervolgens tot een blastocyst. De cellen van de binnenste celmassa kunnen worden uitgenomen om een kweek van pluripotente stamcellen op te zetten. Uit deze kweek kunnen desgewenst hartspiercellen worden ge??soleerd. Bij transplantatie van deze hartspiercellen terug in de pati??nt, vindt er naar verwachting geen afstoting plaats. Het leeuwendeel van de genetische informatie dat zich in de kern van de hartspiercellen bevindt, is immers genetisch vrijwel identiek aan die van de hartpati??nt. Hierdoor zal het gebruik van belastende afstotingsonderdrukkende medicijnen niet meer nodig zijn.
Adulte stamcellen
Cellen die zorgen voor het onderhoud hebben een korte levensduur en moeten voortdurend ververst worden. Dit wordt gedaan met behulp van de multipotente stamcellen die we in de weefsels van de mens aantreffen. Een multipotente stamcel bij een volwassenen noemen wij een adulte stamcel, bijvoorbeeld een bloedstamcel.
Hebben adulte stamcellen dezelfde mogelijkheden als pluripotente stamcellen?
Er was weinig bekent of er aan multipotente stamcellen, bijvoorbeeld bloemstamcellen, andere aanwijzingen kon worden gegeven zodat ze een andere functie kregen en huidcellen gaan maken. Gelukkig hebben studies met dieren dit beeld verhelderd. Wat bleek is dat bij dieren adulte stamcellen zich in meerdere celtypes en functies kon specialiseren en dus verschillend weefsel kom maken. Tot nu toe is alleen bij dieren aangetoond dat adulte stam cellen ”flexibel” in specialiseren en kan zich op verschillende functies, celtypes en cellijnen specialiseren.
Waarom zouden we ons niet concentreren op onderzoek met adult stamcellen?
Veel experimenten en laboratoria hebben aangetoond dat multipotente stamcellen veel kunnen gaan betekenen voor celtherapie en onderzoek dat gedaan word. Het grootste voordeel van de multipotente stamcel is dat het kan worden gebruikt om weefsel etc. te kweken voor het transplanteren van bijvoorbeeld organen. Het lichaam zal deze cellen zeker niet afstoten. Omdat ze eerste uit de mens zelf worden gehaald en daarna worden bewerkt en ze stimuleren in en bepaalde richting, dat het zich gaat specialiseren. Vervolgens worden het weefsel of celtypes weer terug geplaatst en worden beschouwd als lichaameigencellen dus worden ze niet af gestoten. Waar voor heen nog de stamcellen uit de embryo of menselijk foetaal weefsel werd gehaald, kan het nu gewoon uit een volwassen of kind worden gehaald. Dit is zeer prettig omdat veel mensen tegen het gebruik van de stamcel van de embryo’s zijn. De stamcel kan dus heel goed gebruikt worden, alleen zijn er een paar kleine problemen. Ten eerste zitten de stamcellen niet altijd op dezelfde plek en afgesloten van andere celtypes. Bijvoorbeeld is het nog niet gelukt stamcellen om de stamcellen uit de eilandjes van Langerhans te halen. Ten tweede heeft men stamcellen niet in overvloed, zijn dus al lastig te isoleren op sommige plaatsen maar er zijn er ook nog een weinig en wat daar ook nog bij komt kijken is dat als je ouder wordt dat het aantal stamcellen in je lichaam afneemt.
Er zijn ook een aantal problemen waar we op stuiten. Op het moment dat er iemand ziek is en snel een nieuw orgaan nodig heeft is daar niet genoeg tijd voor. Het kan zo zijn dat het al te laat is voordat ze de stamcel hebben geisoleerd, daarna wordt die bewerkt in het lab en wordt het orgaan gekweekt. Dit duurt allemaal tijd. Wat ook kan gebeuren is dat de afwijken van de ziekte ook voorkomt in de stamcellen. Dan kan je de stamcellen natuurlijk ook niet gebruiken. Zoals ik hierboven al vertelde, als je ouder word dan neemt het aantal stamcellen af, niet alleen dat gebeurt er maar ook de delingscapaciteit neemt af. Adulte stamcellen gaan je hele leven mij en zijn dus vaak al aangetast door: Zonlicht, giftige stoffen en fouten tijdens de celdeling. Hiermee moet ook rekening worden gehouden als er gewerkt gaar worden met die cellen. De adulte stamcellen zijn een gespecialiseerde vorm van de pluripotente stamcellen. Adulte stamcellen worden ook wel multipotente stamcellen genoemd omdat ze meerdere weefseltypes kunnen maken. Een stuk of 3, 4. Wat ik duidelijk wil maken is dat er een groot verschil is tussen pluripotente- en multipotente stamcellen. De woorden zeggen het al maar de pluripotente kunnen zich in veel meer dingen specialiseren en de multipotente kunnen ook meerdere weefsel maken alleen veel minder en zijn dus meer gespecialiseerd dan de pluripotente stamcellen.
Zoals je leest zijn stamcellen een zeer special soort cel die verandering kan brengen. De kennis die hierboven staat zal helpen het onderstaande beter te begrijpen. Ik wilde ook laten zien hoe fascinerend de stamcel eigenlijk is en eigenlijk ook het menselijke lichaam. De grote vraag bij stamcellen is natuurlijk altijd: Kunnen we afstappen van doneren en is het mogelijk om in laboratoria organen te kweken?
Hoe geweldig zou het zijn als iedereen die een orgaan nodig heeft dat gewoon kan krijgen door middel van een stamcel. Die wordt ge??soleerd, vervolgens gekweekt in een laboratorium en zo gestimuleerd dat die een bepaald weefsel gaat maken. Dan wordt dat weefsel gemaakt en heb je een orgaan voor iedereen! Een ander probleem dat met deze techniek niet meer voorkomt dat is dat het lichaamseigen cellen zijn dus worden ze niet af gestoten.
Bij het vermeerderen van de stamcellen moet er ondersteuning worden geboden door andere cellen, de zogenaamde ”dragers”. Deze zorgen ervoor dat het weefsel een goede voeding krijgt en de juiste vorm aanneemt. Als alles goed verloopt krijg je langzamerhand een dun weefsel. De bedoeling is dat het weefsel zo dik mogelijk wordt gemaakt ook al is dit lastig omdat het doorbloeden moeilijk is en dat is wel erg belangrijk bij het verkrijgen van een dik weefsel. Een orgaan is een zeer complex weefsel en bestaat niet uit ‘?n celtype, dit is een hele opgave maar niet onmogelijk.
Toepassing op:
1. Huid
2. Blaas
3. kraakbeen
4. Borsten
5. Bloedvaten
6. Hart
7. Hartklep
8. Bot
1. Huid
Je huid is je beschermengeltje, het beschermd je tegen allerlei infecties. Op het moment dat je huid er niet meer mis om je te schermen doet dat en pijn en loop je dus enorm gevaar om infecties op te lopen. Je merkt dus dat je huid enorm belangrijk is bij afweer tegen ziektes en dat je een groot probleem hebt als je een grote wond hebt die niet meer heelt. Vaak herstelt de huid zich snel maar bij brandwonden bijvoorbeeld duurt het proces toch een stuk langer. Brandwoorden worden nu op de volgende manier behandeld: Als jij een grote wond op je arm hebt wordt er een stuk huid ergens anders van je lichaam vandaan gehaald waar je dat kan missen. Dit wordt dan op je wond getransplanteerd. Deze techniek brengt veel nadelen met zich mee. De behandeling duurt lang en je ziet het. Er zijn littekens en er is niet een garantie dat het helemaal geneest.
Er is nu een verbeterde methode gevonden. De doctoren neem een klein stukje huid van de patient en sturen dit op naar een lab. Daar wordt het stukje huid vermeerderd en ontstaan er grote stukken. Wat zin in de laboratoria doen is dus de cellen zich laten delen. Je huid bestaat uit verschillende lagen. De twee belangrijkste zijn de onderlaag (Dermis) en de bovenlaag (Epidermis). Bij het vermeerderen van de huid werd altijd een van deze twee vermeerderd omdat het nog niet gelukt was om beide tegelijk te doen, tot voor kort. Wat zij hadden gedaan is, in een netwerk van eiwitten van een donorhuid huidcellen zaaien voor stevigheid en houvast. Hierdoor is het deel dat gekweekt wordt van de patient zelf. Dit komt door dat de cellen die gezaaid zijn zelf een netwerk beginnen en het netwerk dat er al was kapot maken. Deze techniek is zeer handig omdat je maar, in tegenstelling tot voorheen, een klein stukje nodig hebt van de huid. Bij de eerste manier kreeg men veel littekens en problemen maar met deze techniek hebt je bijna helemaal geen schade op zie je het niet meer terug. Op het moment dat een patient bij een arts komt en er een stukje huid wordt afgenomen duurt het zo een drie weken en kan de wond worden behandeld door de arts. Het herstel van de huid gaat wonderbaarlijk snel. Na vijf dagen zitten alle delen vast en hebben bloedvaten zich er gevestigd. De laatste methode waar over is verteld heeft nog een groot voordeel: het doet veel minder pijn, dit komt eventueel doordat er veel endorfines worden vrij gemaakt bij het kweken
Er is nog ‘?n methoden voor het behandelen van huidwonden, en dan hebben we het voornamelijk over brandwonden eigenlijk. Het is nog niet een echt veel gebruikte techniek en er wordt nog aan gewerkt maar hij is al gebruikt bij mensen met niet te grote brandwonden. Voordelen van deze techniek zijn dat er geen littekens komen en er is geen transplantatie nodig. Er is een speciale huidbank waar foetale huidcellen worden opgeslagen die dus kunnen worden gebruikt bij deze methode. Waarom de huid van een foetus gebruiken? De eerste reden is omdat de foetussen een huid hebben die snel genezen is wat dus zeer gunstig is en er worden geen littekens gevormd. Ten tweede blijft dat huidcellen van een foetussen kunnen helpen bij het genezen bij de huid van een volwassen. Het prettige is dat de wond zich niet samen trekt en er vormt zich geen pigment. Na twee weken is de wond genezen. Dit gaat zo snel doordat de delingsfrequentie van de foetus veel hoger is dan die van een volwassen. Leuk weetje: Elke foetale huidcel kan uitgroeien tot een stuk huid van negen bij 12 centimeter. We kunnen dus concluderen dat ook de derde techniek een zeer goede is en dat de behandeling steeds beter wordt.
2. Blaas
De blaas is vaak beschadigd doordat de druk te hoog is, hierdoor zijn ook de nieren beschadigd. Dit komt doordat sommige mensen een controle hebben over hun blaas doordat ze zijn geboren met een open ruggetje. Er was wel een oplossing met betrekking tot de dunne darm maar dat gaf allemaal complicaties als: nierstenen, botontkalking en verhoogde kan op kanker.
Er is een methode ontdekt die gebruikt maakt van de eigen cellen van de blaas van de persoon met problemen met zijn blaas. De techniek is al flink onderzocht en wat blijkt is dat het misschien een oplossing bied. De resultaten zijn indrukwekkend. De patient kon eerst maar zijn plas 30 minuten inhouden en ze kunnen niet 14 keer zo lang wachten (oftewel 7 uur)! De problemen die eerst optraden bij weefsel uit de dunnen darm halen (nierstenen, botontkalking en verhoogde kan op kanker) zijn er nu niet meer.
De laatste methode werkt als volgt: De cellen van de patient worden uit de blaas geisoleerd en vervolgens vermeerderd, dit gebeurt zoals al vaker is verteld in laboratoria. De cellen die vermeerderen worden rond om een opgeblazen ballon geplaatst, dit doen ze omdat ze de vorm van de blaas willen maken. Dit is dus in de vorm van een opgeblazen ballonnetje. 8 weken na het kweekproces kan het gekweekte orgaan, in dit geval de blaas, in het lichaam worden geplaatst van de patient. De ballon zit er nu wel in maar die lost uiteindelijk vanzelf op. Dit is een mooie voorbeeld van het kweken van een orgaan waarbij het orgaan echt probeert wordt te bouwen en ook lukt want mensen die 5 jaar geleden een operatie hebben gehad hebben nu nog steeds een werkende blaas.
3. Kraakbeen
Dit is Mickey, hij heeft een oor op zijn rug zoals je ziet. Dit is zo omdat een plastisch chirurg de mogelijkheid wilde bekijken of je een oor kon laten groeien aan iemand die bijvoorbeeld in een ongeluk zijn oor is verloren. Dit is gelukt omdat het is geluk het immuunsysteem van de muis uit te schakelen. Normaal gesproken zouden niet lichaamseigen cellen worden af gestoten maar nu dus niet. Het oor heeft geen praktische functie maar het zou alleen gebruikt worden om mensen zonder oor of misvormd oor weer een normaal oor te geven dat zij zich weer zelfverzekerd voelden.
Naast kraakbeen in het oor wordt er ook gewerkt met het kraak been in gewrichten. Als het kraakbeen in de gewrichten kapot is of aan het gaan is, dan worden je gewrichten echt beschadigd. Kraakbeen voorkomt namelijk slijtage en zorgt er voor dat de botten niet over elkaar heen wrijven. Bij sporters zie je vaak dat ze last krijgen van hun knie??n omdat die het meest worden belast.
Ik zal nu een methode beschrijven die gebruikt wordt bij mensen met kapot kraakbeen.
Wat vaak een verkeerde denk wijze is, is dat men het probleem gaat oplossen door simpel nieuw kraakbeen te plaatsen maar dat gaat natuurlijk ook weer slijten. Bij bijvoorbeeld iemand de X- of 0-benen heeft moet er worden gekeken naar de oorzaak anders blijft het kraakbeen alleen maar slijtage oplopen. Ook wat verkeerd is dat topsporters met versleten knie??n nieuw kraakbeen krijgen. Dit heeft geen zin doordat het echt een ziekte is die in de genen gaat zitten dus terug blijft komen, ook als die persoon een nieuw stuk kraakbeen krijgt. En als laatste bij wie het geen nu zou hebben om ze te behandelen met nieuw kraakbeen is mensen met Reuma. Als je dit doet zou het alleen maar uitstel van executie zijn, heel grof gezegd. Wat bij de bovenstaande drie problemen alleen wordt gedaan is de complicatie die er optreed niet verhelpen maar alleen het resultaat uitstelt. Wat de behandeling precies inhoudt: Er wordt een stukje kraakbeen van de patient genomen, dit gebeurt tijdens een kijk operatie, dit wordt naar een speciaal instituut gestuurd. In een maand tijd word het klompje cellen van dat kraakbeen van een paar duizend cellen omgetoverd tot een grote groep cellen van miljoenen, een weefsel dus. Het kapotte kraakbeen krijgt een pleister over zich geen van botvlies. Onder het stuk botvlies worden de miljoenen cellen die zijn gekweekt in het instituut gespoten. Zo een behandeling vereist wel veel tijd en energie van de patient. Het revalideren duurt meestal ook meerdere maanden. Maar het werkt erg goed en zeker ook op den lange duur. Een patient kan altijd nee zeggen, ook al zullen bijna alle doctoren dat afraden. Overal zijn uitzonderingen op. Hieronder het verhaal van een meisje met een speciale knie.
4. Borsten
Bij een nare ziekte zoals borstkanker kan het voor komen dat een borst of beide moeten worden geamputeerd. Dit gebeurt vaak met siliconen, maar een chirurg uit Australi?? denkt dat het met de techniek van nu met lichaamseigen cellen kan. Een borst staat voor namelijk uit vet, dit is al gelukt om te kweken door middel van varkens. Maar een borst bestaat ook nog uit andere dingen en het gekweekte vet kan dus nog niet gebruikt worden.
Zo werkt het kweken van vet in een varken: Je begint met het vinden van een goed gevormde mal van een borst. In deze mal plaats je stamcellen. De stamcellen moet in contact komen met vet weefsel, daardoor worden ze gestimuleerd om zich te specialiseren en het maken vetweefsel. Het contact tussen het vetweefsel en de stamcellen gebeurt door en bloedvat in dit geval. In de mal van barst ligt nu maar ‘?n bloedvat, dit is natuurlijk niet genoeg voor een groeiend weefsels. Het varken zal dan dus bloedvaten door de male gaan aanleggen. In anderhalve maand zit de mal vol met vet weefsel. Wat er nu moet gebeuren is dat deze techniek moet worden ”verhuisd” naar het lichaam van de vrouw en dat er dus op de plaats waar de borst moet komen en mal komt waar in het vetweefsel zal groeien en de borst weer langzaam terug groeit.
5. Bloedvaten
Bij de ziekte diabetes wordt er vaak een shunt gegeven aan de patient. Een shunt is een verbinding die normaal niet voorkomt in het menselijk lichaam, ook niet bij gezonde mensen. In dit geval een shunt tussen slagader en ader waaraan drie keer in de week een diabetes-apparaat wordt aangesloten. Vaak zijn het bloedvaten van een patient zelf, maar hij ”stijt” door dat het bloedvat zo vaak wordt aangeprikt. Dit is meestal de reden om hem te vervangen. Het is lastige, want op een gegeven moment kunnen er geen andere bloedvaten worden gebruikt behalve die van kunststof, maar deze treden vaak complicaties op. Maar er is nieuwe methode die eventueel een oplossing bied bij dit probleem.
Hoe werkt deze nieuwe methode precies? Net zoals bij andere worden er cellen weg gehaald van de patient, in dit geval van de huid. Dit wordt weer opgestuurd naar een laboratorium en daar voegen ze groeifactoren toe die zeer specifiek te werk gaan. Want wat zij doen is er voor zorgen dat alleen de bloedvatcellen zich vermeerderen. Nu zijn er een aantal stukken weefsel ontstaan waarmee een bloedvat kan worden gemaakt. Als je het simpel uitlegt dat worden er twee stukken weefsel genomen en worden zen in elkaar gerold op zo een manier dat er een bloedvat van ongeveer 20 centimeter ontstaat.
Deze methode is al een paar keer gebruikt bij een patient met diabetes. De bloedvaten die zijn gekweekt op de manier die ik hierboven heb beschreven, worden nu in het lichaam van de patient geplaatst. Dit wordt dus een shunt genoemd omdat het niet een verbinding is die een mens normaal gesproken heeft. Er zijn een paar voordelen van het gekweekte bloed
Deze behandeling is al een aantal keer toegepast op diabetespati??nten. De gekweekte bloedvaten zijn gebruikt als shunt. Het voordeel van de gekweekte bloedvaten is dat ze niet ‘op’ raken, wat wel het geval is bij bloedvaten van de pati??nt zelf. Het voordeel ten opzichte
van een kunststof shut is dat het gekweekte bloedvat niet voor bijwerkingen zorgt. De gekweekte shunt houdt het ongeveer vier maanden vol.
6. Hart
Embryonale stamcellen zijn heel goed te gebruiken bij het kweken van weefsels en organen. Ook voor mensen met hartfalen is dat een goede oplossing. Er is sinds kort echter ook een andere mogelijkheid.
Sommige mensen moeten na een hartaanval een nieuw hart krijgen door middel van transplantatie. Door de lichamelijke conditie van een deel van de pati??nten is dit echter niet mogelijk. Voor deze mensen is er goede hoop.
In het menselijk hart zitten stamcellen. Die cellen groeien uit tot verschillende cellen die verschillende functies hebben in het hart. Tijdens open hart operaties halen chirurgen vaak hartoortjes weg om goed bij de plek te kunnen komen waar ze moeten zijn. Hartoortjes zijn stukken hart die je niet nodig hebt en dus goed kunt missen. In deze hartoortjes zitten hartspiervoorlopercellen, stamcellen die vanzelf het hart kunnen repareren. Dit repareren duurt alleen veel te lang voor mensen die een hartaanval hebben gehad. Als de stamcellen ge??soleerd en vermenigvuldigd worden in een laboratorium, groeien ze uiteindelijk uit tot volwaardige hartspiercellen die zelfs kloppen. Daarmee kunnen mensen die een hartaanval hebben gehad wel geholpen worden.
Sommige pati??nten krijgen beenmerg ingespoten in het hart een paar dagen nadat de een hartaanval hebben gehad. Mensen gaan zich daardoor vaak beter voelen, wat waarschijnlijk komt doordat er endotheel voorlopercellen in het beenmerg zitten. Deze cellen herstellen de vaatwand, waardoor er meer zuurstof in de beschadigde hartspier komt. Er moet nog veel onderzoek gedaan worden naar deze techniek, maar de vooruitzichten zijn goed. Een goede toepassing voor deze techniek zou zijn om het te combineren met het gebruik van hartspiervoorlopercellen. Als de pati??nt eerst de endotheel voorlopercellen ingespoten krijgt in het hart, worden eerst de vaatwanden van de kransslagader hersteld, waardoor er meer zuurstof naar de beschadigde spier kan. Daarna zou het goed zijn om hartspiervoorlopercellen in het hart te spuiten. Die helpen dan mee om de spier te herstellen.
Dan blijft er nog ‘?n vraag over: waar in het hart moeten de cellen in gepoot worden? Ze kunnen in de kransslagader ingespoten worden, of rechtstreeks in de hartspier. Het inspuiten in de kransslagader is makkelijker, maar het is de vraag of de cellen dan wel de cellen dan wel het beschadigde deel van het hart bereiken en of ze zich wel goed ontwikkelen tot hartspiercel, want dat is nog niet bekend. Het ontwikkelen tot hartspiercel duurt best lang, misschien wel t?? lang. Dat kan beholpen worden door de hartspiervoorlopercellen voor te behandelen in een laboratorium. Als de cellen een differentiatiefactor krijgen, ontwikkelen ze zich al gedeeltelijk tot hartspiercel, waardoor het minder lang hoeft te ontwikkelen als het eenmaal in het hart zit. Differentiatiefactoren zijn bepaalde eiwitten die stamcellen aanzetten tot het ontwikkelen tot bepaalde specifieke cellen, in dit geval hartspiercellen.
Al met al gaat het nog een tijdje duren voordat deze behandelingsmethoden in de praktijk gebruikt worden, maar als het allemaal goed gaat, kunnen er veel mensen mee geholpen worden.
Hierboven staat uitgelegd hoe mensen geholpen kunnen worden die niet een heel nieuw hart nodig hebben, maar een ‘versterking’ van hun eigen hart. Daar kunnen veel mensen mee geholpen worden, maar wat nou als dat niet genoeg is? Als het hele hart vervangen moet worden en er geen tijd is om te wachten om een geschikt donorhart? Misschien is daar binnenkort een oplossing voor. Nu al zijn er onderzoekers aan het testen op onder andere muizen, om te zien of hun theorie??n kloppen.
Een hart is een ingewikkeld orgaan. In vergelijking met het kweken van een heel hart, is het inspuiten van hartspiervoorlopercellen een eitje. Het hart bestaat namelijk niet alleen uit spiercellen, maar ook bijvoorbeeld uit een ‘hartskelet’, dat bestaat uit bindweefsel en bloedvaten die de werkelijke functie van het hart mogelijk maken.
Er wordt al in meerdere laboratoria ge??xperimenteerd met hartskeletten van kunststof, maar een ‘natuurlijk’ hartskelet is veel beter. Daarom wordt er nu ook gekeken naar de mogelijkheid om echte hartskeletten te gebruiken bij het kweken van een nieuw hart. In dat geval moet je eerst een hart van bijvoorbeeld een rat ‘leegspoelen’, zodat alleen het skelet overblijft. Daar spuit je dan hartspiercellen van bijvoorbeeld een pasgeboren muis in, die zich snel vermenigvuldigen. Dit experiment is al eens uitgevoerd en het bleek dat het gekweekte hart al na drie dagen begon te kloppen. Nog niet perfect, maar de vooruitzichten zijn heel goed. Het gekweekte hart kan nu zonder afstotingsverschijnselen in de muis geplaatst worden.
Als onderzoekers uiteindelijk zover zijn om deze techniek daadwerkelijk te gebruiken bij mensen, zijn veel pati??nten hierbij gebaat. Waarschijnlijk zouden hartskeletten gebruikt worden, die afkomstig zijn uit varkensharten, omdat die heel veel lijken op mensenharten. Er kunnen misschien ook hartskeletten gebruikt worden van overleden mensen, die zich hebben opgegeven als donor. Nu moeten mensen nog heel lang wachten op een donorhart, omdat het hart precies moet ‘passen’, bij deze methode is dat niet meer nodig. In de hartskeletten worden dan hartspiercellen van de pati??nt ingespoten, zodat het lichaam van de pati??nt het gekweekte hart later niet zal afstoten.
Er is nog veel onderzoek nodig, maar het idee is simpel en dit zou in de toekomst heel veel levens kunnen redden.
7. Hartklep
Als je naar de hartslag van een mens luistert, hoor je het dichtgaan van de hartkleppen. Een mens heeft vier van deze hartkleppen. Twee hartkleppen zijn draadvormig, hun functie is de bloedstroom binnen het hart te regelen. Helaas zijn deze twee hartkleppen moeilijk na te maken. De andere twee hartkleppen zijn gelukkig makkelijker na te maken. Deze kleppen regelen de bloedstroom het hart uit. Als er iets mis is met ‘?n van de hartkleppen die makkelijker na gemaakt kan worden, kan deze vervangen worden door een mechanische klep. Bij oudere mensen groeit het lichaam niet meer en hoeft de klep dus ook niet na een bepaalde tijd vervangen te worden. Als een (pasgeboren) kind echter een mechanische hartklep krijgt, moet deze wel vervangen worden, omdat het kind groeit en de hartklep eigenlijk mee zou moeten groeien. Er moet dus steeds een grotere hartklep in het hart geplaatst worden. Elke keer dat de klep vervangen wordt, betekent dat dat het kind een zware operatie moet ondergaan en dat brengt risico’s met zich mee. Dit probleem kan opgelost worden door een hartklep te kweken uit cellen van het kind zelf. De gekweekte hartklep leeft dan en groeit mee met het kind, waardoor er maar ‘?n operatie nodig is. Baby’s kunnen direct na hun geboorte een operatie ondergaan, waarbij een gekweekte hartklep uit eigen lichaamscellen in het hart geplaatst wordt. Dit is mogelijk, omdat er al vroeg in de zwangerschap (vanaf de 20e week) een hartafwijking geconstateerd kan worden bij de baby. De cellen die gebruikt worden bij het maken van de hartklep, worden door middel van een vruchtwaterpunctie uit de navelstreng en placenta gehaald. Deze cellen worden vermeerderd in een laboratorium en worden daarna op een kunststoffen mal gezaaid die de vorm van een hartklep heeft. Daardoor krijg je uiteindelijk een hartklep van cellen van de pati??nt zelf op een kunststoffen mal die vanzelf oplost. De gekweekte hartklep wordt getraind om flexibeler te worden. Dit hele proces duurt vier weken en vindt dus allemaal plaats tijdens de zwangerschap. Daardoor kan de nieuwe hartklep in het hart geplaatst worden, als het kind nog maar net geboren is. De wetenschap is nog niet zover dat het kweken van hartkleppen getest kan worden op mensen, maar de resultaten van testen op varkens zijn heel positief. Als de klep net klaar is en nog niet in het lichaam geplaatst is, ziet het er nog niet uit als een echte hartklep. Maar omdat de hartklep leeft, past het zich goed aan de omgeving. Als de klep eenmaal een tijdje in het lichaam heeft gezeten, ziet het er al bijna uit als een natuurlijke hartklep. De wetenschap is nog niet zover dat de gekweekte hartkleppen perfect zijn, dus er zijn nog veel onderzoeken en testen op dieren (vooral varkens), voordat de methode toegepast kan worden op mensen, maar het gaat zeker de goede kant op.
8. Bot
Het kweken van bot is iets heel anders dan het kweken van kraakbeen. Tot nu toe moet bot verzameld worden uit ribben of uit een heup, voor de operatie van bijvoorbeeld een botbreuk. Dit gebeurt tijdens een operatie die heel pijnlijk is. Een andere behandelingsmethode die nu wordt gebruikt is het kweken van bot buiten het lichaam. Het resultaat is dan echter moeilijk in te schatten en bovendien is het lastig en kostbaar. Het is Amerikaanse wetenschappers nu gelukt om succesvol bot te kweken zonder de pijnlijke operatie. Het is alleen nog maar getest op konijnen, maar de resultaten zijn veelbelovend. Het lichaam van de pati??nt zal dan gebuikt worden als bioreactor.
De bovenste laag van het bot, het periosteum, is hard en stevig en de lagen die bot kunnen vernieuwen zitten in de onderlaag. In het periosteum wordt een gaatje gemaakt, waar een zoutoplossing door wordt gespoten. Die zorgt voor de bioreactor, wat dus eigenlijk gewoon een soort holte is. De aanmaakt van nieuw bot wordt uiteindelijk gestimuleerd door een soort gel met calcium dat in de holte wordt gespoten. Als dat snel genoeg gebeurt, ontstaat er geen littekenweefsel en hecht het nieuwe bot zich goed aan het oude bot.
De lever en de alvleesklier hebben net zo’n soort bovenlaag, dus misschien kunnen die weefsels later ook op de zelfde manier gekweekt worden.
Is er een grotere kans op complicaties bij gekweekte organen dan bij ‘gewone’ organen?
Het kweken van weefsels en organen lijkt van een afstandje bekeken allemaal heel positief. Het orgaan/weefsel kan bijvoorbeeld niet worden af gestoten en er zijn geen wachtlijsten voor. Toch zijn er wel enkele nadelen en om oplossingen daarvoor te vinden, zijn onderzoekers druk bezig. Hieronder staan drie voorbeelden van complicaties die kunnen optreden nadat een gekweekt orgaan in het lichaam van de pati??nt is geplaatst.
Ten eerste is het gen om het delen te stoppen voor een aantal weefsels nog niet gevonden, terwijl dit een erg belangrijk gen is. Als dit gen niet aanwezig is in het gekweekte orgaan of weefsel, zullen de cellen zich onophoudelijk delen en dan is de kans op kanker groot. Daar zal dus eerst nog veel onderzoek naar gedaan moeten worden, voordat het getest kan worden op mensen.
Een tweede mogelijke complicatie is mutatie van cellen. Die kan ontstaan, doordat cellen veranderd worden voor het kweken van sommige weefsels. Een mutatie houdt in dat de erfelijke informatie in het DNA van een cel een beetje verandert. Meestal gaat de cel dan vanzelf dood, en is er verder geen gevolg, maar soms zorgt verandering er niet voor dat de cel vanzelf dood gaat. Die cel zal dan delen, waardoor de verandering steeds meer verspreidt. Dat kan kleine, maar ook grote gevolgen hebben, omdat de functie van die cellen bijvoorbeeld veranderd is.
De laatste complicatie in dit verslag, is toch afstoting. Op deze site staat juist dat het kweken van weefsels en organen juist goed is, omdat er geen afstoting plaats kan vinden, maar dit is niet helemaal waar. De cellen van het orgaan/weefsel zelf kunnen natuurlijk niet meer worden af gestoten, omdat het afweersysteem er niet op reageert, het zijn immers lichaamseigen cellen. Helaas kan er toch een afstotingsreactie plaatsvinden, veroorzaakt door het materiaal waarvan bijvoorbeeld de mal is gemaakt. Die mal, of andere dingen die gebruikt worden om weefsels en organen te kweken, kunnen gemaakt zijn van materiaal waarop het immuunsysteem van de pati??nt reageert. Op die manier kan het orgaan/weefsel alsnog af gestoten worden. De kans erop is veel kleiner dan bij een orgaantransplantatie, maar helaas is de kans niet nul.
Zoals je ziet, zijn er toch nog wel complicaties waarmee rekening gehouden moet worden bij het kweken van weefsels en organen. Met veel onderzoek kunnen wetenschappers de kans op deze complicaties in de loop van de tijd waarschijnlijk wel verkleinen.
Deelconclusie:
HF1 Het kweken van weefsel bij planten.
Het kweken van weefsel bij planten is een stuk anders dan bij de mens. Natuurlijk ook omdat het kweken van weefsel andere toepassingen heeft bij planten dan bij de mens. Toch is het idee van het ”simpel” vermeerderen van cellen er ook. Bij de mensen worden er verschillende technieken gebruikt bij verschillende weefsel en plaatsen op/in het menselijke lichaam. Een hele nieuwe maar geniale manier is door middel van stamcellen. Zoals al verteld is. Maar wat wordt er nou gedaan bij planten? En wat zijn de toepassingen?
Planten
Weefselkweek bij planten is een methode om planten te vermeerderen onder steriele condities, deze methode wordt vaak gebruikt om klonen van een plant te produceren. Weefselkweektechnieken kunnen een aantal voordelen hebben ten opzichte van andere vermeerderingstechnieken waaronder:
1. De productie van exacte kopie??n van planten, die goede bloemen en vruchten produceren of andere gewenste eigenschappen bezitten.
2. Het snel produceren van volwassen planten.
3. De productie van meerdere planten bij afwezigheid van zaden of de vereiste bestuivers die nodig zijn voor vruchtzetting.
4. De vermeerdering van hele planten uit plantencellen die genetisch gemodificeerd zijn.
5. De productie van planten in steriele aarde, waardoor er een verminderde kans is op het overbrengen van plantenziektes en plaaginsecten.
6. De vermeerdering van planten die anders een erg kleine kans op ontkieming en verdere groei zouden hebben, zoals orchidee??n en Nepenthes.
7. Om besmetting met virusinfecties te voorkomen en gezonde planten snel te vermeerderen voor de land- en tuinbouw.
Weefselkweek maakt gebruik van het feit dat elke individuele cel van een plant kan uitgroeien tot een volledige plant, Individuele cellen, cellen zonder celwand (die protoplasten worden genoemd), gedeeltes van bladeren of iets wat minder vaak voor komt, het idee dat een individuele cel kan uitgroeien tot wortels die kunnen worden gebruikt om in een voedingsbodem te stoppen waarin de vereiste nutri??nten en hormonen in zitten om die wortels vervolgens te kunnen laten volgroeien tot werkelijke planten.
Technieken
Moderne weefselkweektechnieken moeten worden uitgevoerd onder aseptische (geen ziekte verwekkende) omstandigheden en met gefilterde lucht. Het plantenmateriaal waar mee wordt gewerkt is vaak als besmet van nature, of op de oppervlaktes maar soms ook in de weefsels met micro-organismes, waardoor antisepsis van uitgangsmateriaal (explants) met chemische oplossingen een belangrijke eerste stap is. Explants worden daarna gewoonlijk geplaatst op het oppervlak van een vaste voedingsbodem, maar soms ook direct in een vloeibare voedingsbodem geplaatst, vooral wanneer celsuspensieculturen gewenst zijn. Vaste en vloeibare voedingsbodems bestaan over het algemeen uit anorganische zouten en een aantal organische nutri??nten, vitamines en plantenhormonen. Vaste voedingsbodems worden bereid van vloeibare voedingsbodems met de toevoeging van een gelvormende stof als agar.
De voedingsbodem die voornamelijk bestaat uit planten hormonen en de stikstofbron, nitraat versus ammoniumzout of aminozuren hebben een grote impact wat morfologie betreft van weefsels die zich ontwikkelen uit de oorspronkelijke explant. Bijvoorbeeld een overschot aan auxine (Auxines zijn een groep plantenhormonen met vergelijkbare structuur en effecten, die in planten een groot aantal belangrijke functies vervullen.) zal vaak het gevolg hebben dat de wortels gaanuitdijen, terwijl een overschot aan cytokinine (Cytokinines zijn een groep celdelingshormonen bij planten, maar zijn ook van invloed op de celgroei en celdifferentiatie.) groeischeuten zal opleveren. Als de balans tussen auxine en cytokinine niet juist is dan zullen de cellen van ongeorganiseerd gaan groeien, de morfologie, waar ik het zojuist over heb gehad, van de groeie van de plant zal afhangen van de soort van de plant en ook zal het afhangen van hoe de voedingsbodem is samengesteld. De gene die de weefselkweek uitvoert moet veel ervaring hebben omdat de beoordeling van welke soorten te vermeerderen en welke soorten uit te sluiten belangrijk is.
Als er flink is gegroeid door het weefsel, kan er een stuk worden afgesneden en met behulp van auxine nieuwe planten worden geproduceerd nadat er kleine wortels zijn ontstaan. Deze kunnen uiteindelijk, als ze groot genoeg zijn, verplaatst worden naar potgrond om vervolgens daar als een normale plant verder te groeien in broeikassen.
Voor gekweekt weefsel dat traag groeit zijn er twee oplossingen:
(1) Het optimaliseren van het kweekmedium, (2) het kweken van gezond en krachtig groeiende weefsels of vari??teiten. Necrose (= het eindstadium van de celdood) kan gekweekte weefsels bederven. In het algemeen, necrose van weefselkweek varieert in verschillende vari??teiten planten. Zo kan het worden beheerd door het kweken gezond en krachtig groeiende vari??teiten of weefsels.
Toepassingen
Weefselkweektechnieken worden veel gebruikt in de plantkunde. Ook is er een aantal commerci??le toepassingen. Een aantal toepassingen is:
1. Micropropagatie, dat wordt gebruikt voor de productie van grote aantallen identieke planten. Het wordt veel toegepast in de bosbouw en de sierteelt. Ook kan micropropagatie worden gebruikt in de natuurbescherming voor het kweken van bedreigde soorten.
2. Een plantenveredelaar kan weefselkweek gebruiken om cellen te screenen op eigenschappen als resistentie tegen herbicides.
3. Grootschalige kweek van plantencellen in vloeibare voedingsbodems in bioreactoren als een bron van secundaire producten als recombinant eiwitten met behulp van recombinant-DNA-technieken. Deze eiwitten kunnen onder andere worden gebruikt in de biofarmacie.
4. Om ver verwante soorten te kruisen door fusie van protoplasten en de opkweek van de nieuwe hybride.
5. Voor de kruisbestuiving van ver verwante soorten en vervolgens de toepassing van weefselkweek omdat het resulterende embryo anders zou afsterven.
6. Voor de productie van dihaplo??de planten uit haplo??de cellijnen om sneller homozygote cellijnen in kweekprogranmma’s te verkrijgen. Dit gebeurt meestal door behandeling met colchicine, wat verdubbeling van het aantal chromosomen veroorzaakt.
7. Als een weefsel voor transformatie, gevolgd door korte rusttijden van genetisch gemodificeerde planten of de opkweek van transgene planten.
8. Bepaalde technieken zoals de kweek van topmeristeem kunnen worden uitgevoerd om planten zonder virusbesmettingen te kweken zoals bij aardappels en veel soorten zacht fruit zoals aardbeien en bramen, maar ook bij perkplanten.
Deelconclusie:
Weefselkweek bij planten is een methode om planten te vermeerderen onder steriele condities, die vaak wordt gebruikt om klonen van een plant te produceren. De weefselkweek techniek heeft een aantal voordelen ten opzichte van andere vermeerderingstechnieken. Het kweken van weefsel gebeurd in een voedingsbodem die er voor zorgt dat het weefsel gewenste hormonen opneemt en zo gaat groeien. Er zijn genoeg toepassing, zowel voor onderzoek als voor commerci??le doeleinde.
HF3 Mijn onderzoek.
Het kweken van Bloemkoolweefsel, Broccoliweefsel, Wittekoolweefsel & Rodekoolweefsel.
Een onderzoek vinden was wat lastig. Ik heb veel gemaild met universiteiten en stichtingen om te kijken of er mogelijkheid was om bijvoorbeeld weefsel van de mens te kweken. Helaas kreeg ik meerdere keren te horen dat het niet kon. Ik ging naar iets anders opzoek en toen vond ik dit onderzoek dat ik samen met Koos Vlieger heb gedaan. Het had niet met mensen te maken maar wel met het kweken van weefsel. Bij dit onderzoek heb ik weefsel van planten gekweekt.
Materiaal:
Bloemkool (& Broccoli, Wittekool &Rodekool.)
Medium voor weefselkweek (3 ml per buis) waarvan nodig:
– suiker
– Agar
– Murashige and Skoog (M&S) medium
– Kinette
Steriel gedestilleerd water(100ml)
Verse chlooroplossing (zie voorbereiding) (100ml)
Bekerglas
3 cultuurbuizen
Steriele petrischaal
Metalen pincet en scalpel
Vette watten
Aluminiumfolie
Methode/Voorbereiding
Maak van te voreneen een voorraadoplossing van Kinetine (0.1 g/l) gemaakt, het is aan te bevelen dit ruim van te voren te doen. Kinetine lost slecht op in water. Dit gaat beter als dat water basisch is gemaakt, bijvoorbeeld door er een paar tabletjes NaOH in op te lossen. Zelfs dan is het aan te raden de oplossing een nacht over te laten staan. Bewaar de voorraadoplossing in een koelkast bij 4 graden.
Maak het medium voor weefselkweek als volgt:
Los de suiker (20g/l), het M&S medium (4,7g/l) en de agar (10g/l) op in 725 gedestilleerd water.
Meng 25 ml kinetine-oplossing door en kook het geheel even op.
De oplossing wordt hier gemengd en tegelijk verwarmt.
Giet in elke buis 2 a 3 ml. Doe een wattenprop op elke buis en dek de prop af met aluminiumfolie.
De buizen met 2 a 3 ml voedingsbodem + wattenprop + Aluminium
Steriliseer 15 minuten bij 121 graden in een snelkookpan.
Na sterilisatie en afkoelen kunnen de buizen in een koelkast worden bewaard tot ze nodig zijn.
Chlooroplossing. Voeg samen: 260 ml bleekwater (4% actief chloor), 0,05 afwasmiddel en 240 ml water. Het goedkoopste afwasmiddel is het beste omdat daar geen additieven voor geur en zachte handen in zitten.
Werkwijze:
1. Maak het werkblad schoon met alcohol. Houd de alcohol uit de buurt van een open vuur!
2. Snij een bloemkoolroosje ter grootte van een kers af. Leg het in een schone petrischaaltje en snij het in drie??n.
3. Doe de stukjes bloemkool 15 minuten in de chlooroplossing (bekerglas afdekken); dit is om het oppervlak te steriliseren. Werk vanaf nu steriel.
4. Spoel de roosjes in drie opeenvolgende bekers met steriel gedestilleerd water. Gebruik hiervoor een geflambeerde- en weer afgekoelde pincet.*
Chlooroplossing met daarin Rodekool & Wittekool, links daarnaast de spoel glazen
5. De bloemkoolroosjes kunnen voorlopig in de laatste beker blijven liggen (deksel op het bekerglas).
6. Neem een buis met medium. Haal de watten proppen er af en flambeer snel de hals. Pak met een geflambeerde en weer afgekoelde pincet een roosje en laat dit in de buis vallen. Zet de pincet weer in de beker met alcohol. Flambeer de hals van de buis weer en zet de wattenprop er weer op.
7. Doe ditzelfde met de beider andere stukjes bloemkool.
*De juiste manier om pincetten en andere instrumenten te flamberen is als volgt:
Doop ze in alcohol, haal ze kort in een vlam. Waardoor de alcohol in brand vliegt en het oppervlakte circa 70 graden wordt. Verhit de pincetten en scalpels niet tot ze roodgloeiend zijn. Denk er aan om alcohol uit de buurt van open vuur te houden.
Na al dit, bewaar de buizen op een warme, lichte plaats. Binnen 10 dagen is groei waar te nemen. Als er infectie heeft plaatsgevonden, is dat omstreeks die tijd te zien. Als er geen groei optreedt, betekent dat doorgaans dat niet alle ontsmettingsstof is weggewassen.
Resultaten.
Er is geen extra weefsel gegroeid. Na een aantal dagen heb ik de Bloemkolen, Broccoli, rodekool en wittekool met een microscoop bekeken. Na ze goed bekeken te hebben kon ik nergens aangegroeid weefsel vinden. Wat wel me opgevallen is dat ze nog niet helemaal verrot waren en dood. Wat ik heb waargenomen met de microscoop is het volgende:
Bij de bloemkool is er geen een die bedorven is. Er zijn wel een paar zwarte plekken en de voedingsbodem is lichtelijk verkleurd.
Bij de broccoli zien de meesten er nog goed groen uit. De uiteindes zijn lichtelijk verkleurt. De voedingsbodem is hier minder verkleurt dan bij de bloemkool.
Broccoli nummer 3
Bij de rodekool is de voedingsbodem nauwelijks verkleurt behalve bij een. Daar is de voedingsbodem volledig rood gekleurd. Bij rodekool is het natuurlijk lastig om te zeggen of ze zwarte of bedorven plekken hebben.
Rodekool nummer 8
Bij wittekool is de voedingsbodem lichtelijk verkleurd, de kool zelf heeft echter wel veel zwarte plekken.
Conclusie
Dat er geen weefsel bij is gegroeid kan verschillende redenen hebben. Het kan zijn dat we niet steriel genoeg hebben gewerkt, dit is denk ik onwaarschijnlijk. Ik zal zo verklaren en laten zien waarom. Het tweede wat het kan zijn, is dat de voedingsbodem niet in de perfecte verhoudingen was gemaakt. Dat kan leiden tot het feit dat er te weinig groeihormonen in de voedingsbodem zitten, of niet in de juiste verhouding. Hierdoor zal er dus geen groei plaats vinden, maar ze blijven wel in leven. Dat is ook wat er is gebeurd en wat ik heb waargenomen. Er is geen weefsel bij gegroeid maar de voedingsbodem heeft ze gewoon letterlijk ”gevoed” en ervoor gezorgd dat de broccoli en alle kolen in leven bleven.
Wat ik nog meer heb gezien is dat het steriel werken heel erg belangrijk is. Als er niet steriel wordt gewerkt is er al heel snel een verschil te zien.
Foto’s van buis met broccoli. Bij deze buis is niet optimaal steriel gewerkt.
Zoals te zien is, is het steriel werken dus een erg belangrijk onderdeel om resultaat te krijgen. Als dat niet gebeurt dan zal er wel resultaat zijn maar je zou het niet eens kunnen waarnemen omdat het buisje vol schimmels zit.