Wetenschappers hebben slangengifklieren in een schaal laten groeien. Dit is waarom.

Jaarlijks sterft wereldwijd het equivalent van de totale bevolking van Tuscaloosa, Alabama – iets meer dan 100.000 mensen – als gevolg van slangenbeten. Op voorwaarde dat een slachtoffer van een slangenbeet snel genoeg naar de eerste hulp kan komen, kan tegengif worden gebruikt om de dodelijke gevolgen van een beet tegen te gaan. Maar tegengif is niet eenvoudig te vervaardigen. Het wordt gemaakt door gif van giftige slangen te verzamelen en kleine hoeveelheden ervan in een huisdier zoals een paard te injecteren. De antilichamen die zich vormen, kunnen vervolgens uit het bloed van het paard worden verzameld en gezuiverd om een ​​kant-en-klaar tegengif te maken. Tot nu toe zo eenvoudig.

Het probleem is om genoeg gif te bemachtigen om het te maken. Tegengif wordt momenteel vervaardigd door slangen te vangen of te kweken, ze in gevangenschap te houden en ze vervolgens regelmatig te ‘melken’ om het gif dat ze produceren te verzamelen. Het is een 19e-eeuwse behandeling die noodzakelijk is geworden door het feit dat de productie van tegengif zich niet zo snel heeft ontwikkeld als andere gebieden van de biotechnologie. Met 600 soorten giftige slangen is het ook een arbeidsintensieve klus, waarbij het niettemin moeilijk is om voldoende tegengiffen te maken om aan het aantal jaarlijkse slangenbeten te voldoen. Zou genetische manipulatie de oplossing kunnen zijn?

Een groep van drie onderzoekers van de Universiteit Utrecht denkt van wel. En hun idee om dit te bereiken is best briljant. In plaats van in het laboratorium gekweekte giftige slangen te maken – een idee dat, eerlijk gezegd, alleen maar goed zou klinken in de oren van een van de scenarioschrijvers van Sharknado – ze hebben een alternatieve oplossing bedacht: laat eenvoudig het deel van de slang groeien dat je nodig hebt.

Experimenten in koelen bloede

“We dachten na over nieuwe gebieden voor [onze] organoïdetechnologie,” Hans Clevers, wiens laboratorium het werk uitvoerde, vertelde Digital Trends. “Slangengifklieren waren voor ons het meest fascinerende weefsel. Een belangrijke eerste hindernis was het verkrijgen van slangenweefsel. Gelukkig heeft een samenwerking met slangenexperts Michael Richardson en Freek Vonk, evenals de Nederlandse reptielenzoo ‘Serpo’ en lokale fokkers dit probleem opgelost. Na enkele maanden optimaliseren van de protocollen waren we succesvol in het kweken van miniatuurgifklieren. Sindsdien hebben we het protocol voor de productie van gif geoptimaliseerd en de cellen gekarakteriseerd die de gifstoffen maken.”

Een organoïde, voor degenen die er niet bekend mee zijn, is een geminiaturiseerde en vereenvoudigde versie van een orgel, compleet met realistische micro-anatomie. Ze zijn gemaakt met behulp van stamcellen, waardoor ze zichzelf kunnen organiseren in een driedimensionale cultuur om te transformeren in het orgaan dat ze zouden moeten repliceren. Het uitkomende orgaan is een klompje cellen van ongeveer 1 millimeter breed. Organoïden zijn gemaakt door verschillende laboratoria over de hele wereld, die organen benaderen die variëren van nieren naar miniatuur, niet-bewuste hersenen. In dit geval lijken de giftige organoïden op een klein ballonnetje ter grootte van een erwt, gevuld met vloeistof. Eentje die bijzonder onmenselijk zou zijn als hij als een spuugbalprop door het klaslokaal zou schieten.

“Onze groep is de afgelopen tien jaar succesvol geweest in het kweken van organoïden uit verschillende menselijke weefsels,” Joep Beumer, legde een andere onderzoeker van het project uit. “Om deze te genereren, oogsten we stamcellen uit volwassen weefsel en stoppen ze in een gel in een petrischaaltje. Met de juiste mix van groeifactoren zullen de stamcellen zich delen en mini-organen opleveren die de verschillende celtypen van één weefsel bevatten.”

De weefselmonsters voor de giforganoïden werden genomen uit klierweefsel van slangenembryo's in eieren of, in één geval, van een huisdierenslang die als gevolg van een ziekte was afgemaakt. Om de klierorganoïden te laten groeien, moest het team een ​​paar wijzigingen aanbrengen in hun normale aanpak. Slangen zijn koudbloedig. Organoïde protocollen voor zoogdieren worden normaal gesproken gekweekt bij een temperatuur van 37 graden Celsius (99 graden Fahrenheit). Helaas werkte dit niet voor de slangenorganoïden. Bij deze temperatuur kregen de organoïden een hitteschok en stierven. Als gevolg hiervan moesten ze de temperatuur verlagen tot 32 graden Celsius. Het is een demonstratie van hoe, zelfs op deze schaal, de concepten en signaalroutes van volwassen stamcellen behouden blijven in organoïden.

Het opschalen

“Elk weefsel heeft zijn eigen kenmerken die we met organoïden willen modelleren”, zegt hij Yorick Post, de derde onderzoeker aan het project. “Voor de slangengifklier was dit een heel voor de hand liggend geval: zouden ze gif maken? We wisten dat het potentieel van deze technologie in grote mate zou afhangen van het vermogen om de verschillende gifstoffen te produceren waaruit slangengif bestaat. We waren dus erg opgewonden toen we gifstoffen vonden – eerst op RNA en later op [het] eiwitniveau.”

Dit werk is zeer veelbelovend. De onderzoekers denken dat dit mogelijk verder gaat dan alleen het schrappen van het slangenkweekgedeelte van het tegengifproces. Ze geloven dat het mogelijk zou kunnen zijn om de immuuncellen die gewoonlijk door dieren worden geproduceerd, in een schaal te laten groeien. Naast tegengif zou de aanpak ook nuttig kunnen zijn bij het helpen ontwikkelen van medicijnverbindingen op basis van componenten die in slangengif voorkomen. Er is bijvoorbeeld een bepaald type bloeddrukmedicijn dat is gemaakt van een gif dat wordt geproduceerd door de giftige Braziliaanse pitadder.

En wat betreft, zonder woordspeling, het opschalingsgedeelte van het project? “Dit is een van de belangrijkste voordelen van organoïdetechnologie”, zegt Clevers. “Als het eenmaal is gevestigd, kunnen we het weefsel [op een] vrijwel onbeperkte [manier] uitbreiden. Dit kan helpen om levensvatbare cellen van veel slangensoorten te behouden, omdat ze gemakkelijk kunnen worden ingevroren en ontdooid. [Het kan ons ook helpen] grote aantallen gifproducerende cellen te genereren. Verdere verbeteringen in de productie en oogst van gif zullen nodig zijn om deze aanpak kostenefficiënt te maken. Wij werken actief aan deze doelstellingen.”

Er was een document waarin het werk werd beschreven onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Cell.

Aanbevelingen van de redactie

• Evoluerende, zichzelf replicerende robots zijn er – maar maak je geen zorgen over een opstand
• Je ziet waarschijnlijk meer propaganda op sociale media, maar geef de bots niet de schuld
• Maak u geen zorgen over deuken in uw jacht. Parkeerhulp voor boten is eindelijk hier
• Robots kunnen kinderen onder druk zetten, maar denken geen seconde dat we immuun zijn
• Maak je geen zorgen: spinachtige microbots kruipen onder je huid... op een goede manier

Upgrade uw levensstijlMet Digital Trends kunnen lezers de snelle technische wereld in de gaten houden met het laatste nieuws, leuke productrecensies, inzichtelijke redactionele artikelen en unieke sneak peeks.