- Onderzoek , Sluitstuk
- 12/02/2025
Sluitstuk | Littekenvorming in het licht
BMT-onderzoeker Maaike Bril bestudeert huidcellen in hun dynamische omgeving met een aanpasbare hydrogel
Cellen in levende weefsels worden voortdurend blootgesteld aan veranderingen. En hoewel in het laboratorium veel omstandigheden met gekweekte cellen op speciale gels zijn na te bootsen, miste de dynamische component nog. PhD-student Maaike Bril ontwikkelde daarom een hydrogel die reversibel van vorm kan veranderen. Door huidcellen op deze innovatieve hydrogel te laten groeien leerde ze meer over de chaos en orde van het litteken. Woensdag 12 februari verdedigt ze haar proefschrift aan de faculteit Biomedical Engineering.
Op de hand van Maaike Bril zit een klein wondje, al van even geleden. Er zit een korstje op. Een mooi voorbeeld van wondgenezing, legt ze glimlachend uit. “Wanneer je huid schade oploopt – een val, je schuurt ergens tegenaan, snijd je in je vinger – dan komen de cellen die je huid opbouwen in actie. Deze fibroblasten gaan allerlei bouwstenen aanmaken om het gat in je huid te dichten. Denk bijvoorbeeld aan de bindweefseleiwitten collageen en elastine. Geactiveerde fibroblasten kunnen uitgroeien tot myofibroblasten, geavanceerde bindweefselfabriekjes. Zij zorgen er ook voor dat de wondranden naar elkaar getrokken worden, en dan komt het herstelproces in een sneltreinvaart.”
Van chaos naar orde
Natuurlijk is het fijn als je wond snel weer dichtzit. Maar als er te veel myofibroblasten geactiveerd raken in het lichaam, produceren zij zo veel eiwitten en vezels dat het kan leiden tot overmatige littekengroei. In de volksmond heet dat ‘wild vlees’, een opgezwollen, rood litteken, dat kan gaan woekeren. En dat is iets wat je liever niet wilt, benadrukt Bril. “We willen beter begrijpen hoe we van chaos naar orde kunnen, om zo uiteindelijk het littekenproces te kunnen controleren. Want zo’n verdikt litteken is niet alleen cosmetisch ongewenst, het kan ook fysieke klachten zoals pijn, jeuk of functieverlies veroorzaken.”
Tijdens het littekenproces verandert er rondom de huidcellen van alles. Bril wilde daarom graag weten hoe de huidcellen op deze veranderingen reageren. Maar hoewel er in het lab al heel veel nagebootst kan worden, ontbrak het nog aan een methode om een celomgeving dynamisch te laten veranderen. Dankzij de lichtgevoelige hydrogels van de CEC-onderzoeksgroep Stimuli-responsive Functional Materials & Devices (SFD) die Bril aanpaste, is die methode er nu wel, vertelt ze enthousiast.
Zichtbare groeve
“Kijk.” Bril trekt het labeltje van het theezakje af dat in haar glas hangt. “Zo klein zijn de nieuwe hydrogels die we gebruiken om huidcellen op te groeien. Maar om die paar vierkante centimeter heen zit een flinke stellage. En dan is het toch nog een hele uitdaging om uiteindelijk je cellen onder de microscoop te kunnen bekijken.” Want het is niet zo maar een hydrogel, onderstreept Bril. Onder invloed van blauw licht kan de ontwikkelde lichtgevoelige hydrogel van oppervlak veranderen, terwijl daar cellen op groeien. Met een fotomasker kun je elke gewenste vormverandering maken, legt ze uit. “Op de open delen valt het blauwe licht direct op de gel. Daar vindt een overgang plaats naar een andere chemische compositie die waterafstotend is. Het water in de gel trekt vervolgens naar de delen die niet belicht zijn, en zo kun je een zichtbare groeve in je gel maken. Die kan je ook weer laten verdwijnen als je de lamp uitzet.”
Voorbereid op stress
Onderzoekers uit de SFD-groep van hoogleraar Albert Schenning leerden haar hoe je zo’n innovatieve lichtgevoelige gel kunt maken en zodoende was dat aspect voor Bril “een kwestie van een recept goed opvolgen.” Voor haar zat de uitdaging vooral in het aanpassen van de gel aan de celkweek-omstandigheden. “We zijn nu zover dat we fibroblasten op de aanpasbare gel kunnen laten groeien en kunnen zien hoe deze cellen reageren op veranderingen in hun micro-omgeving. Fibroblasten hebben een soort handjes, waarmee ze een oppervlak kunnen vastpakken en we zien dat deze aangrijpingspunten mee veranderen als we het oppervlak aanpassen. En heel bijzonder is dat cellen zich lijken te kunnen trainen, zodat ze voorbereid zijn op veranderingen in hun omgeving.”
Een ander opmerkelijke observatie was die van de bewegende celkernen. Bril: “De beweeglijke celkern – waar de genetische informatie ligt opgeslagen – verschuift naar een regio van de gel die niet verandert, en wordt tegelijkertijd kleiner. We denken dat een cel haar DNA zo lijkt te beschermen tegen mechanische stress.”
Dynamiek
Verder kan Bril de actieve myofibroblasten op de aanpasbare hydrogel deactiveren tot rustigere fibroblasten, om zo mogelijk overmatige littekengroei tegen te gaan. “We willen nu graag weten welke eiwitten hierbij betrokken zijn, zodat we uiteindelijk kunnen voorkomen dat er een vezelchaos ontstaat. Deze methode heeft mogelijk grote potentie voor weefselregeneratie in bredere zin. Nu werken we met huidcellen als modelsysteem, maar dat kunnen in de toekomst ook hart- of niercellen worden.”
Daarnaast hoopt ze dat er ook live met de cel meegekeken kan worden wanneer deze wordt onderworpen aan veranderingen. “We moeten nu de cellen na een lichtexperiment eerst fixeren voordat we ze kunnen bekijken. Mogelijk kunnen we een houder ontwikkelen waarmee hydrogel, fotomaskers en lamp zo onder de microscoop kunnen. Deze aanpasbare gel is wereldwijd echt iets nieuws, we krijgen veel enthousiaste reacties over het dynamische aspect. Maar als we live-cell imaging voor elkaar krijgen met deze innovatieve hydrogel zijn we pas écht dynamisch bezig.”
PhD in the Picture
Wat zien we op je proefschriftkaft?
“Ik heb heel veel achter de microscoop gezeten. De achtergrond is een uitvergrote aanpasbare hydrogel, in blauw vanwege het licht dat we gebruiken om de gel van vorm te laten veranderen. De lijnen die over het kaft heen lopen kun je zien als lichtstralen, of je kunt denken dat het de groeven zijn die we induceren met het blauwe licht. Het lijkt ook op een achtbaan. Je denkt als je net op weg bent: waar ben ik aan begonnen? Maar wanneer je bij het uitstappen met een goed gevoel achterom kijkt, weet je dat die rit de moeite waard was. Zo voelde mijn PhD-traject eigenlijk ook.”
Je bent op een verjaardagsfeestje. Hoe leg je in één zin uit wat je onderzoekt?
“Ik heb nieuwe methodes ontwikkeld om te onderzoeken hoe cellen met veranderingen in hun omgeving omgaan.”
Hoe kun je naast je onderzoek stoom afblazen?
“In de vier met stuurvrouw, ik roei heel graag. Ik kwam in coronatijd vanuit een andere studentenstad naar Eindhoven. Een lastige tijd met al dat thuiswerken, ik kende hier nog niemand. We hebben een geweldige secretaresse, zij regelde online koffiemomentjes zodat ik me al snel op de afdeling thuis voelde. En toen het weer mocht heb ik me meteen ingeschreven bij een roeivereniging. Sindsdien ga ik drie keer per week het water op. De wind door je haren na een lange labdag, heerlijk.”
Welke tip had je als beginnende PhD-student willen krijgen?
“Geniet ervan. Je hebt als PhD-student een unieke set aan mogelijkheden om je plan te trekken en veel vrijheid daarin, zo heb ik dat echt ervaren. Soms zie je pas achteraf hoe bijzonder zoiets is.”
Wat is je volgende hoofdstuk?
“Ik vind wetenschap zelf heel leuk, maar hoe dingen binnen een universiteit gaan - de harde competitie, beursaanvragen, onzekerheid - minder. Ik ben nu in het bedrijfsleven aan het rondkijken wat er qua biomaterialen mogelijk is. Liefst in een meer toegepaste setting met een korte weg naar de maatschappij.”
Discussie