Leidse chemicus brengt chemie en biomedisch onderzoek bij elkaar

Leidse chemicus brengt chemie en biomedisch onderzoek bij elkaar
Roxanne Kieltyka.
© Foto Hielco Kuipers
Leiden

Roxanne Kieltyka zit in haar werkkamer in de gloednieuwe Science Campus van de Universiteit Leiden met haar laptop op schoot. Aan de hand van een paar schematische tekeningen laat ze zien hoe ze een hydrogel maakt, waarin stamcellen, die zich nog tot van alles kunnen specialiseren, kunnen groeien en zich delen.

Het onderzoek is in een paar woorden uit te leggen en de schema’s zien er eenvoudig uit, maar eenvoudig is het allerminst.

Kieltyka, die oorspronkelijk uit Canada komt, woont en werkt sinds 2009 in Nederland. Eerst was ze onderzoeker bij de TU Eindhoven, sinds 2013 is ze verbonden aan de Universiteit Leiden.

Het Amerikaanse vakblad C&EN (Chemistry & Engineering News) koos Kieltyka tijdens een bijeenkomst van de American Chemical Society in Boston in augustus uit meer dan 350 kandidaten tot één van de ’Talented Twelve’. Deze twaalf jonge chemici die volgens C&EN ’de toekomst van dit vakgebied gaan vormgeven’.

Volgens C&EN is het bijzonder hoe Kieltyka erin slaagt om nieuwe synthetische materialen te combineren met een biomedische toepassing. Aan de basis van de hydrogel die zij maakt, staan monomeren. Dat zijn synthetische organische ’supramoleculen’ die het vermogen van zelforganisatie hebben. ,,Ze zien eruit als een driepoot.’’

Vezelachtig

In water vormen de moleculen min of meer spontaan lange, vezelachtige structuren, die ook weer aan elkaar vastkitten. Zo ontstaat een poreuze, sponsachtige gel, die zacht is, maar ook stevig.

Kieltyka trekt de vergelijking met een gelatinepudding. Als de verbindingen stuk gaan, bijvoorbeeld als een onderzoeker met een pipet stamcellen in de gel brengt, plakken de polymeren opnieuw aan elkaar vast. Van schade is na verloop van tijd niets meer van te zien.

Stamcellen

De hydrogel blijkt geschikt te zijn om te kweken in een 3D-celcultuur. Kieltyka en haar onderzoeksgroep experimenteren met stamcellen in de gel. Het gaat om ’geherprogrammeerde’ stamcellen, die oorspronkelijk huid- of bloedcellen kunnen zijn geweest. ,,We krijgen ze van het LUMC’’, zegt Kieltyka.

De cellen nestelen zich in de poriën, waar ze in staat zijn om te overleven. Ze groeien in de gel en ze delen zich ’naar verwachting’, zegt Kieltyka. De cellen verdragen de hydrogel, zijn voor onderzoekers gemakkelijk om mee te werken. Op dit moment onderzoeken ze hoe ze hun levensduur kunnen verlengen en proberen ze ze te laten delen en vermenigvuldigen.

Differentiëren

Een volgende stap is nu, om de stamcellen in de hydrogel te laten differentiëren. Kieltyka wil onderzoeken of ze zich gaan ontwikkelen tot functionele, volgroeide cellen die een levensecht weefsel gaan vormen.

Dat probeert ze nu met stamcellen, die zich hebben gespecialiseerd tot hartspiercellen. ,,Het is niet de bedoeling om een orgaan te maken, maar om de gel zo te prepareren dat de stamcellen uitgroeien tot volwassen hartspiercellen en vervolgens tot microweefsels. De gel simuleert zo de eigenschappen van de natuurlijke omgeving waarin cellen normaal groeien. Kieltyka noemt dit de ’natuurlijke extracelluraire matrix’.

Eén van de mogelijke toepassingen van het onderzoek is ’disease modelling’. In de gel kan bijvoorbeeld het verloop van een chronische ziekte worden bestudeerd, en worden onderzocht hoe een ziekte reageert op een kandidaat-medicijn.

Ook kan worden vastgesteld bij welke concentratie een farmaceutisch werkzame stof giftig is, zodat veilige toedieningsniveaus kunnen worden vastgesteld.

Geweldig

Daar wil Kieltyka de komende jaren verder aan werken. En dat doet ze met plezier in Leiden, want over de onderzoeksfaciliteiten en de expertise van haar collega’s is ze heel tevreden.

,,Leiden is een geweldige plek voor dit type onderzoek’’, vindt ze. ,,Ik krijg ook zoveel medewerking van het LUMC.’’

Meer nieuws uit Leiden