Insuline-afgifte testen in 3D-celmodellen
Diabetes-medicijnen testen op platte cellagen in een laboratoriumschaaltje: het is snel, maar het lijkt nauwelijks op wat er in het lichaam gebeurt. Onderzoekers ontwikkelden een schaalbaar 3D-model van eilandjes in de alvleesklier om dat te veranderen.
In de alvleesklier zitten clusters van cellen die verantwoordelijk zijn voor de productie van insuline. Die clusters heten eilandjes van Langerhans en bestaan uit betacellen die, in reactie op bloedsuiker, insuline vrijgeven. Bij diabetes type 2 functioneren die betacellen niet goed. Het testen van nieuwe medicijnen op platte, tweedimensionale kweken van betacellen is al jaren de standaard, maar die kweken missen de ruimtelijke structuur en celcommunicatie die in het echte eilandje aanwezig zijn.
De onderzoekers, die hun bevindingen publiceerden in eLife, ontwikkelden een platform waarmee in elk putje van een 96-putjesplaat negentien gelijkmatig gevormde bolvormige celclusters (sferoïden) kunnen worden gekweekt. Ze gebruikten daarvoor muizenbetacellen en een hydrogeel op basis van polyethyleenglycol. Door de uniforme grootte en positie van de sferoïden konden ze tegelijk tot 1824 clusters in real-time fotograferen en analyseren.
Wat de sferoïden onthullen
Met dit systeem maten ze calciumsignalen in de cellen: calciumgolven (calciumoscillaties) zijn een tussenstap in het proces waarmee betacellen insuline vrijgeven. Hoe meer glucose, hoe hoger de frequentie van die golven, en hoe meer insuline er werd geproduceerd. Die relatie bleek ook gevoelig voor stoffen die bekende ionenkanalen in de betacel blokkeren of activeren.
Bijzonder is de vondst rond het neurosteroid pregnenolon-sulfaat, een stof die het TRPM3-ionenkanaal activeert. In de sferoïden verhoogde het de frequentie van calciumoscillaties en versterkte het de insulineafgifte. Een remmer van datzelfde kanaal blokkeerde dat effect. Dit biedt een concreet voorbeeld van hoe het platform nieuwe verbindingen kan identificeren die de insulineafgifte beïnvloeden.
Schaalbaar model voor medicijnscreening
De relevantie voor veroudering is indirect maar aanwezig: insulineresistentie en verminderde betacelfunctie nemen toe met de leeftijd. Betere modellen voor het testen van diabetesmedicijnen kunnen de ontwikkeling van behandelingen versnellen die ook op hogere leeftijd effectief zijn. Het platform is nog beperkt tot muiscellen en vereist validatie in menselijke cellen voordat klinische conclusies mogelijk zijn.
Wil je zelf meer onderzoek doen?
Zoek bijvoorbeeld op:
- betacel sferoïden insulineafgifte
- calciumoscillaties alvleesklier screening
- TRPM3-kanaal glucoserespons