Samenvatting Cyclus 2.11 OOA - uitwerking onderdeel 4 college tissue engineering 1

2.12. Odontogene ontstekingen en acute pijn: College tssue engineering – een belovende technologie voor tandregeneratee
 Onderdeel van regenerateve geneeskunde.
o Zeer interdisciplinair veld, vele typische onderzoekers en clinici.
o Toekomst gebaseerd op synergie tussen biologie, scheikunde en engineering.
o Klinisch gebruik van biomaterialen, signaalfactoren (cytokines  ontstekingen) en groeifactoren.
 Cellen zijn verantwoordelijk voor producte van deze factoren.
 Tissue engineering
o Zo’n 20 jaar
 Samensmeltng van celmaterialen.
 Te weinig donoren.
o Probleem: toestand organen is al in ver gevorderd stadium van pathologische condite.
 Terugkrijgen naar gezonde vorm?
 Onduidelijk of dit kan.
o Lichaam bestaat uit embryo  foetus  baby.
 Veel weefsels gemaakt en aangevuld (weer vernieuwen).
 Veel regeneratepotentaal in lichaam.
 Welke cellen kunnen dit?
 Wat is de mate van regenerate?
 Welke materialen in tssue engineering?
o Biologisch acteve stofen (biomaterialen)
o Geneeskundige stofen (drug delivery)
o Recombinante DNA-technologie
o Materialen die verdwijnen in de loop van de tjd = biodegradable polymers.
o Bioreactors.
 Weefsels trainen voordat ze in lichaam worden gezet.
 Vloeistofstromen (mechanische kracht) spelen een rol  dus elementen gaan trainen voordat ze het lichaam gezet
worden.
o Stamcel isolate
 Delingspotentaal is zo groter.
 Wel isoleren  ergens weghalen.
o Cel encapsulate / immobilisate
 Insulineproducerende cellen uit pancreas
 Uit pancreas van varken halen?  Beschermen tegen immunologische werking gastheer.
o Scafolds 2D/3D
 Veel ruimte ertussen voor de cellen.
o Ontwikkeling (Recapitulate van de stappen in embryologische ontwikkeling)
 Vaak terug reconstrueren  kijken welke cellen nodig, welke signaalmoleculen etc.
 Mogelijke applicates
o Zenuwregenerate – ruggengraat, perifere zenuw
o Kunst huid
o Kunst pancreas, lever
o Orthopedische implantaten
o Vasculaire transplantaten
o Vervanging hoornvlies
o Restenose van coronaire arterie – gentransfer
o Neovascularisate – ischemische schade
o TE-geassocieerde ontsteking
o Nieuwe materialen
o Tanden en tandvullingen
 Doel regenerateve geneeskunde en tssue engineering
o 1. Regenerate van weefsel in volwassen personen.
o In kinderen ook mogelijk wanneer hij getrofen is door trauma zoals tumor.
 Maar gebeurt niet vaak dus wordt niet toegepast.
o 2. Samenvaten van hoofdelementen in embryonaal weefselvorming en groei.
o 3. Instructes kunnen in materialen worden meegegeven.
 Tissue engineering – weefseltechnologie komt in twee gedaantes:
o 1. Cellen groeien in kweekbakje (cultuur) en worden op/in materiaal naar keuze uitgezaaid.
 Afhankelijk van vorm: 2D/33D
o 2. Implanteren van materiaal die een specifeke reacce zoals weefselgenerate induceert + regenerateve geneeskunde.
 Bv. aantrekken van cellen en signaalmoleculen.
o 3. Geselecteerde cellen en biologische factoren induceren specifeke weefselgenerate.
 Uitzondering!
 Gebeurt niet vaak.
 Een cel paradigma (theorie)
o Cellen vormen weefsels.
o Cellen hebben een beperkte levensduur en delingspotentaal.
 Endotheel bloedvaten wordt steeds vernieuwd.
 Epitheel huid wordt vernieuwd.
 Aantal stamcellen nemen af naarmate persoon ouder wordt  dus minder delingen daarnaast aan kunnen.

, o Cellen verlopen dus.
o Nieuwe gediferenteerde cellen vervangen verlopen cellen.
o Meerdere stappen in lineaire routes genereren nieuwe gediferenteerde cellen.
o Bioacteve middelen functoneren om de discrete lineaire stappen te controleren.
 Deze middelen moeten aangeboden worden.
o Inducerende middelen doelen als voorlopercellen.
 Cellen die uiteindelijk gevormd worden moeten geen litekenweefsel gaan vormen maar echt weefsel.
o Biotechnologische weefsels (engineered tssues) moeten cellen controleren.
 Stamcellen
o Gebruikt bij deze weefseltechnieken.
o Kunnen vele delingen doormaken.
o Stamcel kan zich tot exacte kopie maken.
 DNA-genen moeten gelijk zijn  self-renewal: mogelijkheid om door enorm veel cycli van celdelingen nog steeds in
de ongediferenteerde staat blijven.
o Potentaal/3diferentëren  capaciteit om te diferentëren naar een gespecialiseerd celtype.
 Cellen moeten hierbij totpotent of pluripotent zijn om een volwassen celtype te laten ontstaan.
 Terwijl multpotent of unipotente voorlopercellen zijn soms gerefereerd als stamcellen.
 Uitgediferenteerde cel heef een bepaalde functe in het weefsel.
 Potentteit specificeert diferentate potentaal
o Omnipotent/totpotent: stamcellen kunnen diferentëren tot embryotsche en en extra-embryotsche celtypen.
 Kunnen een compleet, leefaar organisme maken.
 Cellen geproduceerd uit fusie van een ei en spermacel.
 Cellen geproduceerd door de eerste paar delingen van een bevruchtbaar ei zijn ook totpotent.
o Pluripotent: stamcellen zijn de nakomelingen van totpotente cellen en kunnen diferentëren in bijna alle cellen.
 Of te wel: cellen zijn afgeleid van een van de drie kiemlagen.
o Multpotent: stamcellen kunnen diferentëren in een aantal cellen, maar alleen diegene die dichtgerelateerd zijn aan deze
familie van cellen.
 Verschil tussen pluripotent en multpotent in aantallen is niet geheel duidelijk.
o Oligopotent: stamcellen kunnen gering aantal celtypes maken (3/34) die aan elkaar gerelateerd zijn.
 vb. lymfoïde en myeloïde stamcellen.
o Unipotent: stamcel kan nog alleen één type cellen maken met dezelfde functes. Hebben wel eigenschap self-renewal,
waardoor ze onderscheiden worden van niet-stamcellen.
 Spierstamcellen  hart  cardiocyt maken.
 Epitheelvoorlopercellen  alleen epitheel maken.
 Na bevruchtng  aantal celdelingen  1-2-4-8 cellig stadium etc.  blastocyst  stadium waar je
overgaat van totpotent naar pluripotent.
o Gebruik embryonaal stamcellen: cellen van embryo in vroeg stadium (8-cellen)  alle 8 cellen
kunnen dan nog volledig een wezen maken (hebben alle info in zich om bv. weer een individu
maken).
 Splitsing is dus nog mogelijk  8 individuen maken.
o Vanaf pluripotent: vele celtypen maken maar niet meer allen.
 Vanuit binnenkant van blastocyst naar:
 Circulatesysteem
 Centraal zenuwstelsel
 Immuunsysteem
 Stamcel classificate
o 1. Embryonale stamcellen
o 2. Foetale stamcellen
 Inclusief aminon cellen
 Kunnen gebruikt worden om al weefselregenerate plaats te laten vullen.
 Tumoren die tjdens zwangerschap ontdekt worden kunnen al met nieuw weefsel geregenereerd worden.
o 3. Navel-stamcellen
 Cellen in navelstreng in bloedvaten hiervan. (Navelstreng bloed)
o 4. Adulte stamcellen
 Mesenchymale stamcellen
 Hematopoëcsche stamcellen
 Vetweefsel
 Buikvet
 Lijkt op stamcellen dat in beenmerg zit
 Beenmerg
 Bloed
 Stamcellen uit beenmerg in bloed laten krijgen en dan laten isoleren  bij leukemiepatënten bijvoorbeeld.
 Endotheliale voorlopercellen
 Ziten in beenmerg en circuleren in bloed.
 Bijwerken van endotheel van bloedvaten bv. om ervoor te zorgen dat endotheel gezond blijf.
 Tandheelkundige stamcellen in pulpa
 In alle tanden
 Lijken op mesenchymale stamcellen uit beenmerg en adipose weefsel.
o Uit deze cellen kunnen ook weer andere cellen gegenereerd worden.
o 5. Geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPS cellen)

,  Tissue engineering
o Een cel gaat terug naar uitgangsposite (self-renewing) bij bovenste stamcel.
o Mee diferentëren van cel en in ander weefsel terechtkomen.
o Funcconele capaciteit neemt toe en delingspotencaal neemt af.
 Relate tot tandontwikkeling
o Goede bron voor mesenchymale stamcel in verstandskies.
 Gebruiken  pulpa-cellen eruit halen en in biobak stoppen voor later.
 Stamcellen gaan in kwaliteit en in aantal achteruit.
 Kunnen ingezet worden voor regeneratef potentaal voor weefselherstel.
o Beste bron voor volwassen mesenchymale stamcellen is de ontwikkelende tandknop in de mandibulaire 3 e ondermolaar.
 Stamcellen vormen glazuur (ectoderm), dentne, periodontaal ligament, bloedvaten, dentale pulpa, zenuwweefsels,
minimaal 29 verschillende eindorganen.
 Beste bij 8-10 jaar voor calcifcace en kleine kans op morbiditeit.
 Kunnen hepatocyten vormen.
 Problemen met stamcellen
o Afstocng?  Immunologische reacces
 Kan wellicht wel wanneer patënten een match zijn.
o Stamcel niche
 Je moet wel een stamcel overhouden als je ze in de kweek gaat zeten. Want stamcellen hebben de neiging om zich
te gaan diferentëren. (Self-renewing belangrijk)
o Potencaal van (vroege+ banking of cellen
 Opslaan van cellen (early banking)  in hoeverre een belangrijke rol in toekomst?  Geen idee, wel duur  stkstof
nodig!
o Determinace van fenotype,i i.e. diferencace staat
 Wat zijn kenmerken van gediferenteerde cellen en wat zijn de tussenstadia?
 Beenmerg afgeleide, mesenchymale stamcel.
o Stamcel zit in balkjes tussen bot of in bloed?
 Fijne structuur van ECM ook aanwezig  maken fbrillen,
fjngeweven 3D netwerk
 Stamcellen ziten dus aan iets vast
 Kunnen ontwikkelen tot
o Vetcellen (adipocyt)
o Osteoblasten
o Osteoclasten
o Fibroblast (ligament en pezen)
o Gondolocyt (kraakbeencel)
o Hepatopoëtsche stamcel
o Stromale cel
o Mesenchymale stromale cellen (MSC)
 Mesenchymale cellen kunnen wellicht zenuwcellen
maken  maar niet duidelijk of ze zelfs neuronen zelf
kunnen maken, waarschijnlijk meer de
ondersteunende cellen.
 Hematopoëtsche cellen  bloedcellen maken en
bijdrage aan lever.
 Verschil regeneratef potentaal in weefsel
o Bot heef hoog generatef potentaal.
 Maar heef lage self-renewing.
o Kraakbeen heef laag generatef potentaal.
 Slecht potentaal voor later  schade blijf.
 Eerder last van pijn en slijtageproces.
 Kraakbeen deelt zelf niet voldoende.
o Pezen en ligamenten
 Gemiddeld regeneratevermogen.
o Meniscus
 Laag regeneratevermogen.
 Chondroblast en osteoblast plaatje
o Ontstaan uit dezelfde stamcel
o Komen in verschillende omgeving terecht  diferentate botcel of
kraakbeencel
 Afhankelijk van aanwezigheid groeifactoren
 BMPS  kraakbeen
 iGFs en TGF-b  osteoblast
 Tissue engineering = met voorlopercellen werken
o Cellen inzeten voor herstel.
o Lichaam heef zelf mogelijkheden tot herstel.