Fabian Kruse van de Bakkers groep verdedigt op 31 augustus zijn proefschrift “Mending broken hearts – Cardiac regeneration in zebrafish (Gebroken hart heling – Hart regeneratie in zebravissen)”, waarin hij de regeneratie (herstel) van het hart bestudeert in de zebravis.

Hart- en vaatziekten
Hart- en vaatziekten zijn ’s werelds grootste doodsoorzaak, goed voor meer dan 30% van alle sterfgevallen wereldwijd. Bij een hartinfarct sterft een deel van het hart af, doordat er geen bloed, en dus geen zuurstof, meer naartoe kan. Bij mensen ontstaat er hier een litteken, maar het hartweefsel groeit niet terug. Het litteken zorgt ervoor dat het orgaan intact blijft, maar het is stug weefsel dat niet kan mee-kloppen met het hart. Daardoor kan het hart het bloed minder goed rondpompen door het lichaam.

Zebravissen kunnen hun hart genezen
In zijn proefschrift beschrijft Kruse de resultaten van 5 jaar onderzoek naar de regeneratie van het zebravis hart na het aanbrengen van een verwonding, die lijkt op een hartinfarct bij de mens. De zebravis wordt gebruikt als model hiervoor, omdat de zebravis in staat is het hart helemaal te herstellen, of regenereren als er een deel is afgestorven. Het litteken dat ook bij de zebravis wordt gevormd, wordt namelijk langzaam vervangen door werkend hartweefsel. Om dit herstelproces te bestuderen heeft Kruse twee technieken toegepast: tomo-seq en single-cell sequencing.

Tomo-seq
Tomo-seq is ontwikkeld door de Van Oudenaarden groep op het Hubrecht Instituut. Met deze methode heeft Kruse de verwondde zebravis harten in heel dunnen plakjes gesneden en in elk van deze plakjes bestudeerd welke genen er actief zijn. Hierdoor kreeg hij een beter beeld van welke processen en signaalroutes die actief zijn in verschillende gebieden in het regenererende hart: het wondgebied, het grensgebied en het gezonde gedeelte van het hart. Zo ontdekte Kruse dat een bepaalde signaalroute, de BMP-signaalroute, actiever is in het grensgebied en belangrijk is voor de regeneratie van het hart, omdat het de aanmaak van nieuwe hartspiercellen stimuleert.

Single-cell sequencing
De plakjes hartweefsel die met tomo-seq worden bestudeerd zijn erg dun, maar bevatten nog steeds meerdere celtypes, wat het onmogelijk maakt om te bepalen welke cellen betrokken zijn bij welke processen. Om dit te bestuderen heeft Kruse single-cell sequencing toegepast, waarbij gekeken wordt naar de activiteit van genen in individuele cellen. Kruse ontdekte op deze manier dat de hartspiercellen die bijdragen aan het herstel van het hart teruggaan naar een meer embryonale staat. Van embryonale hartspiercellen is bekend dat ze veel beter in staat zijn om nieuwe hartspiercellen te maken dan volwassen hartspiercellen. Dit verklaart waarom deze cellen kunnen bijdragen aan de regeneratie van het hart.

Inzichten in hart regeneratie
Het onderzoek van Kruse geeft ons meer inzicht in de reden waarom zebravissen hun hart wel kunnen regenereren, terwijl mensen dat niet kunnen. Als we, in de verre toekomst, hartspiercellen op zo’n manier kunnen stimuleren dat ze teruggaan naar een meer embryonale staat, dan zouden deze cellen misschien kunnen bijdragen aan het herstel van het hart na een hartinfarct.