Boonen hield zich de afgelopen vier jaar bezig met de spiercellen van het skelet. Een spier bestaat uit vezels en elke vezel is gevormd uit een groepje gefuseerde cellen. Deze hebben geen delingscapaciteit meer. Maar elke spiervezel draagt twee of drie satellietcellen bij zich. Die cellen zijn normaal gesproken in het lichaam verantwoordelijk voor de verrassende mate van herstel bij spierblessures, omdat ze zich snel delen. Zodra een beschadigde spier bepaalde stoffen afscheidt, komt een saltellietcel in actie en gaat nieuwe spiercellen aanmaken. Ze zijn dus zeer geschikt als stamcelbron. Het enige probleem is dat het lijkt of de satellietcellen hun stamcelcapaciteit verliezen op het moment dat ze in een kweekbakje belanden. Boonens hypothese is dat dit komt doordat de cellen weggehaald worden uit de specifieke omgeving waarin ze zich normaal bevinden. “In een lichaam zijn satellietcellen compleet omgeven door zacht materiaal en liggen ze als het ware te slapen tussen eiwitnetwerken aan de ene kant en een spiervezel aan de andere kant. Bij inspanning krijgen de vezels van zenuwen allerlei elektrische signalen en worden ze uitgerekt, of eigenlijk samengetrokken. Die omstandigheden heb ik in het lab nagebootst.” Het onderzoek werd mede ondersteund door subsidie van SenterNovem. De industriële partner was worstfabrikant Stegeman.

In een kweekbakje liet Boonen satellietcellen groeien uit spierweefsel van muizen en volgde ze hoe ze via deling losse cellen vormden en fuseerden tot vezels. “De stijfheid van de gel waarop de cellen liggen blijkt invloed te hebben op hoe goed ze delen en spierstructuren vormen. Grappig is dat er in een tweedimensionale kweek een stijfheid van minimaal 10 kilopascal (kPa) nodig is en dat we die drempel in een 3D- kweek niet tegen kwamen. Dat betekent dat op driedimensionale wijze vlees in zachter materiaal te kweken is. Voor consumptievlees is dit echter geen optie; je hebt toch een bepaalde bite nodig in een lapje vlees aan je vork. Kipfilet en runderbiefstuk hebben een stijfheid van ongeveer 20 kPa.”

Boonen ziet mogelijkheden voor slagers om in de toekomst hun vlees bij een heuse fabriek in te kopen.”De artificiële smaak is nu al goed te noemen. Mijn tong proeft nauwelijks verschil tussen kunstmatig vlees en ouderwets vlees.” Om aan de juiste vorm en vastheid te komen denkt Boonen aan kweek in afbreekbare of eetbare gels. “Gebruik je afbreekbare gel dan degenereert deze spontaan of wordt hij afgebroken door de cellen. Dat gebeurt nu ook bij de kweek van hartkleppen. Maar je kunt ook collageen als drager gebruiken voor de satellietcellen, dat is eetbaar. Sterker; dat wordt nu al gebruikt in de bio-industrie om vlees meer water op te laten nemen zodat het zwaarder wordt en de consument zodoende meer moet afrekenen.”

Om tissue-engineering te gebruiken in de regeneratieve geneeskunde zijn er net wat meer vereisten dan byte en smaak. Dan moeten de spieren ook kracht hebben. Na celdeling gaan spiercellen fuseren, daarna ontwikkelen ze de voor skeletspiercellen kenmerkende dwarsstreping. Pas na de vorming hiervan zijn de vezels tot contractie in staat. “Nu is de kracht van gekweekte cellen een factor honderd lager dan in het lichaam.” Maar wanneer dat verbeterd wordt zal de chirurgie dankbaar gebruik gaan maken van in vivo aanpak. “Bij het wegsnijden van tumoren verdwijnt vaak ook omliggend weefsel. Dat zou in de toekomst door satellietcellen in het lichaam hersteld kunnen worden.”

Om de elektrische signalen die in het lijf door zenuwen afgegeven worden te simuleren, plaatste Boonen twee elektrodes in de petrischaal en maakte ze een aantal milliseconden een elektrisch veld. Ze zag de spieren door membraandepolarisaties samentrekken en sneller dwarsstreping ontwikkelen. Of dat nu in een twee- of driedimensionale kweek was, maakte niet uit. In beide gevallen nam ze een versnelling waar in het volwassen worden van de vezels. “Dit betekent dat het mogelijk is met elektrische stimulans sneller vlees te produceren.”

Moeilijker was het voor Boonen om de rek waarmee cellen moeten omgaan, te onderzoeken. “Rek is lastig te definiëren in kweek. We hebben cellen op een flexibele ondergrond gefixeerd en die ondergrond opgerekt door de omgeving vacuüm te zuigen. Maar dat is eigenlijk niet de juiste methode. In het echt rekken spieren zelden passief, ze trekken slechts samen. Dit onderdeel vergt nog wat vervolgonderzoek.

Zelf zal ze dat niet gaan doen.”Ik ben nu wel klaar met het fundamentele onderzoek. Vier jaar was ik bezig met kleine deelvraagjes. De antwoorden dragen wel bij aan de hele grote vraag ‘Hoe maak ik vlees uit stamcellen?’. Maar het blijft lange termijn werk. Sinds enkele weken werk ik als klinisch chemicus in opleiding in het Catharina Ziekenhuis in Eindhoven. Dat vind ik geweldig want wat ik nu doe is direct voor patiënten belangrijk.” (NS) /.

Kristel Boonen verdedigt maandag 23 november om 16.00 uur in zaal 5 van het Auditorium haar proefschrift ‘Essential Environmental Cues from the Satellite Cell Niche Unraveled’.