Deze cursus biedt een uitgebreid overzicht van de stamcelbiologie en regeneratieprocessen bij verschillende organismen. De cursus behandelt fundamentele begrippen zoals de definitie van stamcellen, embryonale en volwassen stamcellen, en stamcelniches, en gaat vervolgens in op specifieke stamcelparadigma’s bij zowel ongewervelde dieren (C. elegans, Drosophila) als gewervelde dieren (hematopoëtische, intestinale, neurale en andere soorten stamcellen). De cursus behandelt tevens regeneratieprocessen bij diverse organismen, de ‘stamceltheorie’ van kanker, methoden voor het differentiëren van embryonale stamcellen en geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPS-cellen). De lessen bestaan uit hoorcolleges, aangevuld met journal club-sessies waarin studenten primaire onderzoeksartikelen over op stamcellen gebaseerde therapieën en kankerstamcellen bespreken.
De cursus ‘Stamcellen en regeneratie ’ biedt een uitgebreid overzicht van de stamcelbiologie en regeneratieve mechanismen bij diverse organismen. Studenten leren over embryonale en volwassen stamcellen, hun kenmerkende eigenschappen en de gespecialiseerde micro-omgevingen (niches) die hun gedrag reguleren. De cursus behandelt vervolgens in detail de stamcelsystemen van zowel ongewervelde modellen (C. elegans, Drosophila) als gewervelde dieren, met bijzondere aandacht voor hematopoëtische, intestinale, spier-, neurale en kiemlijnstamcellen.
Voortbouwend op deze basis zullen we in de tweede helft van de cursus regeneratie onderzoeken, waarbij we de dominante regeneratieve processen bij ongewervelden (Hydra, Planaria) en gewervelden (zebravis, amfibieën) met elkaar vergelijken. Studenten zullen de cellulaire mechanismen onderzoeken die ten grondslag liggen aan regeneratie, waaronder dedifferentiatie, transdifferentiatie en op stamcellen gebaseerd herstel, terwijl ze de epigenetische regulatie en positionele informatiesystemen verkennen die deze processen sturen. Ook wordt de relatie tussen stamcellen en kanker onderzocht aan de hand van de ‘stamceltheorie’ van kanker, waarbij wordt bekeken hoe normale stamcelmechanismen kunnen worden gekaapt tijdens kwaadaardige transformatie.
Het laatste deel van de cursus behandelt de toegepaste aspecten van stamcelbiologie, waaronder methoden om embryonale stamcellen (ESC’s) te differentiëren tot specifieke cellijnen, de ontwikkeling van organoïden en de baanbrekende technologie van geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPSC’s). Door middel van hoorcolleges en discussies in de journal club over primaire onderzoeksartikelen kunnen studenten kritische analytische vaardigheden ontwikkelen en tegelijkertijd inzicht krijgen in baanbrekende stamceltherapieën en -onderzoek.
Deze cursus belicht in het algemeen de verbanden tussen fundamentele cel- en moleculaire biologie en de praktische toepassingen daarvan in de regeneratieve geneeskunde en de behandeling van ziekten.
Na afronding van de cursus ‘Stamcellen en regeneratie’ beschikken studenten over een uitgebreid inzicht in de biologie van stamcellen en regeneratieve processen, waardoor ze in staat zijn om verschillende soorten stamcellen te definiëren en van elkaar te onderscheiden, de structuur en functie van niches bij verschillende organismen te verklaren, regulerende mechanismen en signaalroutes te analyseren en regeneratieprocessen te evalueren. Studenten zullen in staat zijn de stamceltheorie van kanker kritisch te beoordelen, methoden voor stamceldifferentiatie en organoïdevorming te beschrijven, de principes van iPSC-technologie uit te leggen en onderzoeksliteratuur op dit gebied te analyseren. Deze vaardigheden stellen studenten in staat om kennis over stamcellen te integreren met bredere concepten uit de ontwikkelingsbiologie en de geneeskunde, waardoor ze worden voorbereid op zowel fundamentele onderzoeksvragen als potentiële therapeutische toepassingen in de regeneratieve geneeskunde.
Aan het einde van de cursus kan de cursist:
– Het begrip stamcellen definiëren en onderscheid maken tussen verschillende soorten stamcellen (embryonale, volwassen, weefselspecifieke)
– De structuur en functie van stamcelniches in verschillende organismen en weefseltypen uitleggen
– Regelingsmechanismen van stamcellen in verschillende modelorganismen (C. elegans, Drosophila, gewervelde dieren) vergelijken en tegen elkaar afzetten
– De rol van belangrijke signaalroutes (Notch, Wnt) bij het behoud en de differentiatie van stamcellen analyseren
– Onderscheid maken tussen verschillende vormen van regeneratie (morfallaxis versus epimorfose) en hun mechanismen
– De ‘stamceltheorie’ van kanker en de implicaties daarvan voor de kankerbiologie evalueren
– Methoden voor de differentiatie van embryonale stamcellen en de vorming van organoïden beschrijven
– De principes en toepassingen van de technologie van geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPS) toelichten
– Primaire onderzoeksliteratuur op het gebied van stamcelbiologie en regeneratie kritisch analyseren
– Kennis van stamcelbiologie integreren met bredere concepten in de ontwikkelingsbiologie en de geneeskunde
Enkele aanbevolen (maar niet verplichte) literatuur:
– Lewis/Tickle/Martinez Arias (red.): Principles of Development (6e druk) – Hoofdstuk 8 (Celdifferentiatie en stamcellen)
– Siddhartha Mukherjee: The Song of the Cell
– Alfonso Martinez-Arias: The Master Builder
De cursus bestaat voornamelijk uit hoorcolleges, aangevuld met aanbevolen literatuur. Aan het einde van de cursus (als de tijd het toelaat) zullen we een paar bijeenkomsten houden in de stijl van een journal club.
Cijferlijst