Otsuki groep: Principes van weefselregeneratie bij gewervelden Terug naar onderzoeksgroep De Otsuki-groep onderzoekt hoe complexe weefsels van gewervelde dieren, zoals ledematen en kaken, kunnen worden geregenereerd. Wat voor soort cellen zijn nodig voor regeneratie? Hoeveel, en in welke combinaties? Welke moleculaire mechanismen zorgen ervoor dat het herstelde weefsel de juiste grootte, vorm en functie heeft? Om dit soort vragen te beantwoorden, bestuderen we een salamandersoort met een uitzonderlijk regeneratief vermogen: de axolotl. Dit is een van de weinige vierpotige gewervelde dieren die in staat is om uiteenlopende weefsels te herstellen, zoals het skelet, het zenuwstelsel en inwendige organen. We ontrafelen het regeneratieproces in vivo met behulp van top-down methoden, zoals -omics-technieken, genetica en live imaging. Tegelijkertijd bouwen we weefsels vanuit de basis op, door de regeneratieve principes die we ontdekken toe te passen op cellen in vitro. Door regeneratieve principes bij de axolotl te achterhalen, hopen we barrières voor regeneratie bij de mens te identificeren en te verhelpen. Licht op regeneratie Om cellen te identificeren die belangrijk zijn voor regeneratie, gebruiken we genetische reporters die specifieke groepen cellen in levend weefsel laten oplichten. Dankzij deze lichtsignalen kunnen we de cellen onder de microscoop volgen en bepalen welke bijdrage ze leveren aan het herstelde weefsel, zowel in de tijd als waar in het lichaam. We kunnen de opgelichte cellen vervolgens gericht analyseren om te achterhalen welke genen ze tot expressie brengen en welke mechanismen hun functie ondersteunen. Een genetische reporter die de expressie van een regeneratiebevorderend gen (Shh) zichtbaar maakt tijdens de regeneratie van een axolotl-poot. Bewerkt uit Otsuki et al. 2025. Regeneratie ontcijferen We gebruiken -omics-benaderingen om de genregulatiemechanismen te ontcijferen die ten grondslag liggen aan regeneratie. Door deze mechanismen doelgericht te beïnvloeden, kunnen we de functies van regeneratieve cellen reguleren en herprogrammeren. Zo vonden we bijvoorbeeld recent dat een transcriptiefactor genaamd Hand2 verantwoordelijk is voor de identiteit van de ‘pinkzijde’ (posterieure) van de axolotlpoot. We ontdekten dat behandeling van cellen van de ‘duimzijde’ (anterieure) met een molecuul genaamd Shh ervoor zorgde dat ze Hand2 activeerden en overschakelden naar een posterieure identiteit, waardoor hun functie tijdens regeneratie veranderde. Boven: Genexpressieanalyse toont verschillen tussen anterieure en posterieure cellen in de axolotlpoot. Onder: We herprogrammeerden anterieure cellen naar een posterieure identiteit door ze dichtbij een bron van het Shh-signaal te transplanteren. De principal component analysis (PCA)-plot laat zien dat anterieure cellen die posterieur werden getransplanteerd (A>P), qua genexpressieprofiel meer lijken op posterieure cellen (P) dan op anterieure cellen (A). Bewerkt uit Otsuki et al. 2025. Regeneratieve principes inzetten om weefsels in vitro na te bouwen De inzichten die we opdoen uit het bestuderen van regeneratie in vivo vormen bouwstenen voor het creëren van weefsels in vitro. We ontwikkelen driedimensionale structuren van axolotlcellen, zogenaamde sferoïden, die dienen als platform om het potentieel van regeneratieve cellen te onderzoeken voor het maken van nieuw weefsel. Fusie van anterieure (rood) en posterieure (cyaan) axolotlpoot-sferoïden tot ‘assembloïden’. Credit: Sarah Plattner.
