Onderzoeksproject P6/36 (Onderzoeksactie P6)
Het doel van dit onderzoeksvoorstel is het bestuderen van de morfologie, functie en cellulaire fysiologie van de progenitorcelniche in normale en zieke lever.
Lokale adulte progenitorcelniches zijn gespecialiseerde micro-omgevingen die somatische progenitorcellen (ASPCs) bevatten. Deze cellen zijn over het algemeen traag delende cellen, die aanleiding geven tot transitionele, amplificerende cellen (TACs), die de niche verlaten. TACs delen sneller dan progenitorcellen maar hebben een beperkt proliferatiepotentieel. De niche bevat ook niet-stamcellen, axonale uitlopers van neuronen en een gespecialiseerde extracellulaire matrix. Een complexe, moleculaire interactie tussen de progenitorcellen en de niet-stamcellen van de niche zorgt er voor dat de progenitorcellen asymmetrisch delen, waarbij één dochterprogenitorcel ontstaat die de stamcelpopulatie hernieuwt en één dochtercel aanleiding geeft tot een TAC.
In de lever functioneren de kanalen van Hering en de galkanalen als minuscule progenitorcelniches, die zowel endodermale als mesenchymale ASPCs bevatten. Cellen van endodermale oorsprong hebben het vermogen om zich nog ten minste in twee (bipotent) gedifferentiëerde celtypes te ontwikkelen: ze kunnen differentiëren in hepatocyten of in galwegepitheelcellen. Mesenchymale ASPCs kunnen differentiëren in mature stellaatcellen, sinusoïdale endotheelcellen of andere hepatische, mesenchymale cellen. Formeel bewijs hiervoor ontbreekt nog. Naast hun aanwezigheid in de leverniche kunnen progenitorcellen eveneens vanuit verder afgelegen lokaties, zoals het beenmerg, naar de lever gerecruteerd worden.
Werkpakket (WP) 1 zal de ontogenie en de structuur van de leverprogenitorcelniche bestuderen. Dit zal worden uitgevoerd in embryonale en adulte muizen- en humane lever.
WP2 heeft als doelstelling het ontwikkelen van nieuwe strategieën voor isolatie, aanrijking en zuivering van de verschillende celtypes, die de leverprogenitorcelniche in de muis vormen. Daarna zal deze strategie aangepast worden voor humaan leverweefsel.
In WP3 zal het fenotype van geïsoleerde en gezuiverde ASPCs in verschillende experimentele condities worden geanalyseerd. Welke factoren drijven de cellen tot proliferatie en differentiatie? Is transdifferentiatie tussen endodermale en mesenchymale ASPCs mogelijk?
In WP4, zullen we geïsoleerde en gepurifieerde ASPCs transplanteren naar urokinase plasminogeenactivator (uPA+/+) en uPA+/+-scid transgene muizen. Dit proefdiermodel is ideaal inplanting van cellen in de lever te bestuderen, alsook voor de daaropvolgende overleving, proliferatie en differentiatie.
WP5 heeft als doel het bestuderen van ASPCs in proefdiermodellen voor humane leverziekten. ASPCs worden geactiveerd en prolifereren in zowat elk vorm van leverziekte. Het gehumaniseerde uPA+/+-scid muismodel zal worden gebruikt voor virale hepatitis B en C studies. Hepatocellulair carcinoma zal worden onderzocht in een carcinogeen-geïnduceerd model en in twee transgene modellen. Niet-alcoholische steatotische leverziekte (Eng.: NAFLD) zal worden onderzocht in een model op basis van een voedingsdieet, in het ob/ob leptine-deficiënte model, en in het nieuwe NEMOΔhepa conditioneel knock-out model.
In WP6, zal het ASPC compartiment geanalyseerd worden in zieke, humane levers : chronische hepatitis B en C, galblaasziekten, alcoholische leverziekte, niet-alcoholische steatotische leverziekte, en hepatocellulaire en cholangiocarcinoma. De analyses zullen gebeuren op stalen uit de uitgebreide weefselbank van de KULeuven en op weefselstalen die zullen worden verzameld in het kader van dit onderzoeksnetwerk.
In WP7 zal het fenotype en de plasticiteit van de nieuw gevestigde progenitorcellen (humane mesenchymale stamcellen en epitheelcellen afkomstig uit rattenlever) gekarakteriseerd worden. In deze studie zullen we een verklaring zoeken voor de transitionele processen, die leiden tot differentiatie van progenitors naar hepatocyt-achtige of mesenchymale levercellen, met als doel het genereren van alternatieve bronnen voor functionele hepatocyten voor in vitro farmacologisch en toxicologisch onderzoek.
WP8 zal het recruteren van mesenchymale progenitorcellen vanuit het beenmerg naar de lever verder ophelderen. Het recruteren van dergelijke cellen, hun differentiatie naar sinusoïdale levercellen of levermyofibroblasten, en hun rol in het voeden en activeren van de leverprogenitorcelniche zal worden onderzocht. Eveneens zal het aandeel van deze gerecruteerde myofibroblasten in de vorming van fibrotisch littekenweefsel in chronisch beschadigde lever, worden bestudeerd.
In WP9 zullen traceerstudies voor cellijnen worden uitgevoerd. Hiervoor zal gebruikt gemaakt worden van bestaande Cre muizen, die zullen worden gekruisd met “floxed eGFP reporter“ muizen. Deze krachtige technologie zal het traceren van cellijnen toelaten in specifieke stadia van de embryonale of postnatale ontwikkeling. Het zal toelaten om op een onbetwistbare wijze de endodermale versus mesodermale oorsprong van cellen, het optreden vans transdifferentiatie, en het recruteren van cellen uit verschillende “side” populaties naar de lever, te bepalen.
Dit project zal op significante wijze bijdragen aan het begrijpen van de structuur en functies van het sterk gespecialiseerde, cellulaire milieu dat de leverprogenitorcelniche vormt. Nieuwe mogelijkheden voor autologe en allogene celtransplantatie en nieuwe strategieën voor het behandelen van chronische leverziekten, door het stimuleren van de proliferatie van lokale progenitorcellen, kan voortvloeien uit dit onderzoek.
