Uitgelicht onderzoek: Spier-op-een-chip modellen om signaalverkeer van dystrofine te onderzoeken

In de serie Uitgelicht Onderzoek delen we inspirerende projecten die dit jaar subsidie hebben gekregen van het Duchenne Parent Project. Onder het thema ‘The Future of Duchenne’ hebben we zeven jonge onderzoekers gefinancierd die een carrière in het onderzoek rondom Duchenne nastreven. We vragen deze onderzoekers naar hun project: waar gaat hun onderzoek over en wat hopen ze te bereiken? Zo krijgen we een kijkje in nieuwe ontwikkelingen die het leven met Duchenne kunnen verbeteren. 

Remko Goossens van het Leids Universitair Medisch Centrum gebruikt innovatieve spier-op-een-chip-modellen om verstoringen in het signaalverkeer van dystrofine bij Duchenne spierdystrofie te onderzoeken. Met dit project wil hij deze nieuwe technologie inzetten om beter te begrijpen hoe deze verstoringen bijdragen aan de ziekte. 

Spier-op-chip modellen

“Duchenne is een spierziekte veroorzaakt door mutaties in het dystrofine gen. Bij Duchenne gaat het dystrofine eiwit meestal volledig verloren. Dystrofine is belangrijk omdat het werkt als een “schokdemper” in de spieren. Zonder dystrofine wordt de kracht van spierbewegingen niet goed geabsorbeerd en verspreid, waardoor spierschade ontstaat. Bovendien helpt dystrofine bij het verzenden van signalen naar de spiercellen tijdens beweging, waardoor cellen kunnen reageren op inspanning. Hoewel we weten dat dystrofine bij dit proces betrokken is, weten we niet precies welke signalen het uitzendt of hoe de cellen reageren. Het bestuderen van dit signaalsysteem bij muizen met een dystrofine mutatie is erg ingewikkeld.” 

“We ontwikkelen momenteel nieuwe modellen om Duchenne te bestuderen, genaamd 3D- minispieren. Deze 3D-minispieren zijn gemaakt van menselijke spiercellen en zullen de kloof helpen overbruggen tussen traditionele 2D-celculturen en muismodellen, en ons basisbegrip van de dystrofine functie verbeteren. De minispieren kunnen samentrekken en we kunnen de kracht van deze samentrekkingen meten. We hebben waargenomen dat een tekort aan dystrofine schade aan de minispieren veroorzaakt wanneer deze herhaaldelijk samentrekken. Met dit 3D-model kunnen we voor het eerst voorspellen hoe de cellen van Duchenne-patiënten reageren op de stress veroorzaakt door spierbeschadiging. We zullen 3D-minispieren laten groeien tussen kleine metalen pilaren in een speciaal apparaat. Door deze opstelling kunnen de minispieren met meetbare kracht samentrekken wanneer ze elektrisch worden gestimuleerd. We laten de minispieren samentrekken totdat ze beschadigd raken en kijken dan meteen welke signalen de cellen gebruiken. We kunnen vergelijken welke signalen ontbreken in cellen zonder dystrofine. Als bepaalde stresssignalen dat wel zijn ingeschakeld, kunnen we proberen ze te blokkeren. Als signalen voor cel reparatie ontbreken, kunnen we proberen deze te activeren.”