• No results found

University of Groningen Studying cardiac diseases using human stem cell-derived cardiomyocytes Hoes, Martinus Franciscus Gerardus Adrianus

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "University of Groningen Studying cardiac diseases using human stem cell-derived cardiomyocytes Hoes, Martinus Franciscus Gerardus Adrianus"

Copied!
19
0
0

Bezig met laden.... (Bekijk nu de volledige tekst)

Hele tekst

(1)

University of Groningen

Studying cardiac diseases using human stem cell-derived cardiomyocytes

Hoes, Martinus Franciscus Gerardus Adrianus

IMPORTANT NOTE: You are advised to consult the publisher's version (publisher's PDF) if you wish to cite from

it. Please check the document version below.

Document Version

Publisher's PDF, also known as Version of record

Publication date:

2019

Link to publication in University of Groningen/UMCG research database

Citation for published version (APA):

Hoes, M. F. G. A. (2019). Studying cardiac diseases using human stem cell-derived cardiomyocytes.

Rijksuniversiteit Groningen.

Copyright

Other than for strictly personal use, it is not permitted to download or to forward/distribute the text or part of it without the consent of the author(s) and/or copyright holder(s), unless the work is under an open content license (like Creative Commons).

Take-down policy

If you believe that this document breaches copyright please contact us providing details, and we will remove access to the work immediately and investigate your claim.

Downloaded from the University of Groningen/UMCG research database (Pure): http://www.rug.nl/research/portal. For technical reasons the number of authors shown on this cover page is limited to 10 maximum.

(2)

Appendix

Dutch Summary

Curriculum Vitae

Publication list

Acknowledgements

(3)
(4)

A

nedeRlAndSe SAMenvAttInG

Hartfalen is een syndroom dat wordt vastgesteld wanneer het hart niet in staat is om voldoende bloed uit te pompen om aan de behoeften van de weefsels te voldoen. De voornaamste modellen die worden gebruikt om hartfalen te bestuderen hebben door-gaans betrekking op proefdiermodellen, primaire cellen of geïmmortaliseerde cellijnen. Deze methodes weerspiegelen het (moleculair) functioneren van humane cardiomyocyten (hartspiercellen) slechts beperkt. Dit proefschrift beschrijft cardiale in vitro ziektemodellen waarmee verschillende beperkingen van preklinische niet-humane modellen kunnen wor-den omzeild. Aan de hand van deze nieuwe modellen kunnen enerzijds ziekteprocessen als anderzijds de werking van geneesmiddelen nauwkeuriger worden bestudeerd. In het eerste deel van dit proefschrift worden modellen voor verworven aandoeningen bestu-deerd en in het tweede deel worden verschillende aspecten van een specifiek ziektebeeld bestudeerd.

deel I

verschillende cardiale in vitro ziektemodellen

In hoofdstuk 2 hebben we de huidige stand van zaken rondom cardiale in vitro ziektemo-dellen uiteengezet. Voor het ontwikkelen van in vitro ziektemoziektemo-dellen worden innovatieve technieken toegepast waardoor de modellen constant worden verbeterd. Binnen de cardiologie wordt tegenwoordig veel gebruik gemaakt van humane embryonale stamcel-len waarmee cardiomyocyten kunnen worden gedifferentieerd. Tevens zijn geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPSC) sterk in populariteit toegenomen en worden deze ook steeds vaker voor dit doeleinde gebruikt. Op dit moment wordt er veel aandacht besteed aan de overgang van de huidige tweedimensionale kweekmethodes van cardiomyocyten naar een driedimensionale kweekomgeving door middel van tissue engineering. Voor dit doeleinde worden creatieve methodes toegepast om kleine hartweefsels te maken (bijvoorbeeld het gebruik van gedecellularizeerde harten of spinaziebladeren en verschil-lende matrices en mallen). Tevens wordt het steeds duidelijker welke rollen genetische en epigenetische factoren spelen bij het ontstaan van cardiale ziektes, zo wordt ook duidelijker in welke maten in vitro ziektemodellen te kort schieten om deze aspecten na te bootsen. Op basis van deze bevindingen kunnen er steeds beter keuzes gemaakt worden wat betreft de toepasbaarheid van elk model. Zo zijn embryonale stamcellen erg geschikt voor modellen waarbij er slechts een geringe kans is dat een ziekte wordt veroorzaakt door een afwijkende genetische factor, terwijl iPSC juist geschikt is voor ziektes waarbij genetische factoren een grote rol spelen. Ontwikkelingen met betrekking tot methodes waarmee het genoom kan worden aangepast (bijvoorbeeld CRISPR-Cas9) bieden de

(5)

mo-Appendix

180

gelijkheid om nu ook iedere gewenste genetische afwijking aan te brengen in (gezonde) gestandaardiseerde embryonale stamcellen of om deze juist te herstellen in iPSC van een patiënt. Het voornaamste probleem ontstaat wanneer wordt verwacht dat een ziekte wordt veroorzaakt door een mutatie, terwijl de specifieke genetische afwijking nog niet is geïdentificeerd. Een ziekte kan namelijk ook ontstaan door epigenetische afwijkingen, welke nagenoeg onmogelijk zijn te bestuderen aan de hand van iPSC.

De effecten van ijzertekort op humane cardiomyocyten

IJzerstatus is een belangrijke voorspeller voor het ziekteverloop van hartfalenpatiënten en ijzertekort is een grote risico factor voor een slechtere prognose. Het intraveneus toe-dienen van ijzer is tevens voordelig gebleken voor hartfalenpatiënten met een ijzertekort.

Hoofdstuk 3 staat in het teken van de cellulaire processen welke zijn aangedaan in

ijzer-deficiënte cardiomyocyten. Cardiomyocyten zijn verkregen door deze te differentiëren uit humane embryonale stamcellen. Om ijzertekort in cardiomyocyten te bestuderen, hebben we deferoxamine gebruikt waarmee het ijzer in de cellen wordt verwijderd. We hebben de ijzerstatus van cardiomyocyten bepaald door (verzadigde) ferritine niveaus te meten. We ontdekten dat een incubatietijd van 4 dagen met deferoxamine voldoende was om ijzertekort te veroorzaken in humane cardiomyocyten. IJzerdeficiëntie werd ge-kenmerkt door het geactiveerde genprofiel ter bevordering van ijzeropname, verlaagde ATP-niveaus, verhoogde niveaus van HIF1α (een bekend kenmerk voor zuurstoftekort) en verminderde mitochondriële respiratie. Bij nadere inspectie bleken enkel mitochondriële complexen I, II en III een verminderd actief te zijn, maar niet complex IV of V. De bevinding dat het toedienen van ijzer bevorderlijk werkt in ijzerdeficiënte hartfalenpatiënten kon worden bevestigd door in dit in vitro model ook ijzer toe te dienen: ferritine verzadi-ging herstelde, evenals het genprofiel, ATP-niveaus en de mitochondriële respiratie. De voornaamste functionele maatstaaf van cardiomyocyten is de contractiele functie. We konden meten dat cardiomyocyten met een ijzertekort minder krachtig samentrokken en eveneens vertraagd relaxeerden. Na toedienen van ijzer trokken herstelde cardiomyo-cyten weer net zo krachtig samen als de onaangetaste cardiomyocardiomyo-cyten. De relaxatie was niet volledig hersteld, maar wel significant verbeterd. Aan de hand van deze resultaten hebben we aangetoond dat ijzerdeficiëntie in cardiomyocyten een rol speelt in vermin-derde contractiliteit, mogelijk door beperkte mitochondriële respiratie. Tevens hebben we kunnen bewijzen dat de mitochondriële functie voornamelijk is aangedaan door de verminderde activiteit van de complexen I-III. Deze complexen functioneren op basis van ijzer-sulfer-clusters, in tegenstelling tot complexen IV-V welke heemafhankelijk zijn. Deze bevindingen onderbouwen het argument dat het herstellen van intracellulaire ijzerniveaus bevorderlijk is voor hartfalenpatiënten.

(6)

A

Het cyclisch oprekken van cardiomyocyten leidt tot hypertrofie.

Cardiale hypertrofie is een algemene respons van het hart op (hemodynamische) stress waardoor langdurig meer pompkracht vereist is. Tijdens fysiologische omstandigheden is dit proces voordelig en omkeerbaar zodra de stressvolle stimulus verdwijnt. Wanneer de stress aanhoudt of verergert, kan deze hypertrofie omslaan tot een pathologisch fenomeen. In dat geval leidt het tot foutieve aanpassingen in de cardiale structuur en uiteindelijk tot progressief hartfalen. We hebben het ontstaan van hypertrofie bestudeerd in hoofdstuk

4 door humane cardiomyocyten herhaaldelijk op te rekken. We konden bevestigen

dat het oprekken voor hypertrofie zorgde op basis van de waargenomen toename van celomvang en celoppervlak (met behoud van celhoogte), toegenomen sarcomeerlengte, verhoogde stijfheid en verminderde contractiliteit. We zijn verder ingegaan op dit proces door de betrokken genen te profileren door middel van RNA sequencing. We ontdekten dat een specifiek mechanisme werd geactiveerd bij het ontstaan van hypertrofie door de verhoogde expressie van de verwante genen SP6 en FSTL3. Door de expressie van elk gen te blokkeren, kon zodoende het ontstaan van hypertrofie ook worden voorkomen. Deze bevindingen hebben de basis gelegd voor een relatief eenvoudig en elegant model voor volume overbelasting. Op basis hiervan zijn vervolgstudies mogelijk om te onderzoeken welke aspecten van hypertrofie nog bijdragen aan de hartfunctie en wanneer hypertrofie beter kan worden gestopt.

deel II

oorzaken voor het ontstaan van peripartum cardiomyopathie

Peripartum cardiomyopathie (PPCM) is een zeldzame ziekte die tijdens de periode rond de bevalling een acute vorm van hartfalen kan veroorzaken. De ziekte is lastig te diagnos-ticeren, slecht te behandelen en de oorzaken zijn grotendeels onbekend. Hoofdstuk 5 geeft een overzicht van wat bekend is over het ontstaan van PPCM. Recente onderzoeken hebben aangetoond dat muizen zonder cardiale activatie van het STAT3-gen een soort-gelijke ziekte krijgen. Hierbij zijn de cellulaire signalen nauw bestudeerd. De conclusies tot op heden zijn dat afwijkingen in STAT3-genactiviteit in cardiomyocyten leidt tot verhoogde aanmaak van zuurstofradicalen. Hierop reageren cardiomyocyten door een lysosomaal enzym (cathepsine D) aan het bloed af te geven dat hier interacties aan kan gaan met aanwezige eiwitten, zoals prolactine. Dit eiwit functioneert als hormoon dat vrouwen aanzet tot melkproductie. Het gevolg van deze interactie is dat prolactine wordt afgebroken tot onder andere een fragment van 16 kDa. Wanneer omliggende cellen van het bloedvat in contact komen met dit fragment volgt een respons dat veel overeenkomst heeft met geprogrammeerde celdood in deze endotheelcellen. Zodoende maken endo-theelcellen microRNA-146a aan en worden hiermee geladen exosomen overgedragen

(7)

Appendix

182

aan de omliggende cardiomyocyten, waar microRNA-146a vrijkomt in de cel. Het effect van dit microRNA is met name het remmen metabole processen. Het algemene resultaat is een sterke afname van cardiale functie met hartfalen of sterfte tot gevolg. De moge-lijkheden om dit proces tegen te gaan worden momenteel uitgebreid onderzocht waarbij het verlagen van prolactineniveaus in het bloed en het tegengaan van de werking van microRNA-146a potentiele behandelingen lijken te zijn.

verhoogde afgifte van cathepsine d is niet exclusief betrokken bij

peripartum cardiomyopathie

De voorgestelde rol van cathepsine D in het ontstaan van PPCM is slechts deels bevestigd in patiënten. We hebben de retrospectieve BIOSTAT-CHF-cohort studie genomen om de bloedwaarden van cathepsine D in een algemene patiëntenpopulatie met hartfalen te bestuderen, zoals beschreven in hoofstuk 6. We hebben aangetoond dat verhoogde bloedwaarden van cathepsine D vaker gepaard gingen met diabetes mellitus, chronische nierziekte en verhoogde bloedwaarden van IL-6 (ontsteking) en NT-proBNP (ernst van hartfalen). Hieruit was tevens af te leiden dat een hogere bloedspiegel van cathepsine D gerelateerd was aan een slechter ziekteverloop. Deze bevindingen waren een reden om te onderzoeken waarom de cathepsine D bloedwaarde stijgt bij hartfalen. Om deze reden hebben we wederom embryonale stamcellen gebruikt voor het verkrijgen van humane cardiomyocyten. We hebben deze cardiomyocyten blootgesteld aan specifieke stimuli waarmee inflammatie (TNF-α), hemodynamische stress (cyclische rek) en ischemie (hypo-xie) worden nagebootst. Hieruit bleek dat TNF-α en cyclische rek een verhoogde afgifte van cathepsine D veroorzaakten. De beschermende rol van cathepsine D tijdens de reactie op deze stimuli werd bevestigd door de resultaten waaruit bleek dat cardiomyocyten sneller stierven door cyclische rek wanneer cathepsine D was geblokkeerd. Tot slot con-cludeerden we dat cathepsine D afgifte door cardiomyocyten een algemeen fenomeen is dat voorkomt tijdens een stressrespons en toename hiervan hangt samen met de ernst van hartfalen.

de pathofysiologie van peripartum cardiomyopathie ontrafelen aan de

hand van iPSC

Gezien de beschikbare informatie rondom het ontstaan en het verloop van PPCM, is de oorzaak van deze ziekte nog steeds onduidelijk. Enkele bevindingen suggereren dat er een (nog onbekende) genetische factor een belangrijk rol speelt. In hoofdstuk 7 hebben we huidcellen afgenomen van twee patiënten met een duidelijke diagnose van PPCM, maar ook van een gezond (vrouwelijk) familielid. Deze huidcellen hebben we opgekweekt tot geïnduceerde pluripotente stamcellen, die vervolgens zijn gedifferentieerd tot car-diomyocyten (met de genetische informatie van de patiënten of gezonde familieleden). De genprofielen van deze specifieke cardiomyocyten hebben we vergeleken aan de hand

(8)

A

van data verkregen met RNA-sequencing. Er bleken grote verschillen te zitten tussen de patiënten en hun gezonde familieleden. Het grootste verschil zagen we in veel genen die betrokken zijn bij vetzuurhuishouding in het kader van cellulaire energievoorziening. Deze genen kwamen niet goed tot expressie in de PPCM-cellen. Deze resultaten konden worden bevestigd in het (standaard) PPCM-muismodel met een afwijking in het STAT3-gen. Vetzuurmetabolisme was tevens foutief gereguleerd in deze muizen. Dit is een nieuwe ontdekking in het ontrafelen van de oorzaak van PPCM en kan mogelijk verklaren waarom de muizen na enkele zwangerschappen sterven. Dit onderzoek is nog niet afge-rond, maar heeft wel al tot belangrijke nieuwe inzichten geleid. Zo kunnen we stellen dat endotheelcellen niet essentieel zijn om verschillen te meten tussen cardiomyocyten van patiënten en gezonden personen. Bovendien zijn deze cardiomyocyten gekweekt zonder toegevoegd prolactine en kunnen we effecten die hieraan verbonden zijn ook uitsluiten. Er is dus mogelijk een factor in de cardiomyocyten zelf waardoor deze ziekte ontstaat. Dit is belangrijke informatie waarmee toekomstige medicijnen en therapieën gerichter en sneller ontwikkeld kunnen worden om PPCM mogelijk te kunnen genezen.

(9)
(10)

A

CuRRICuluM vItAe

Martijn Hoes was born on the 2nd of September in 1988 in Roermond, The Netherlands. He attended secondary school in his home town, where he passed the HAVO (2006) and consecutively pre-university education (VWO; 2008). He enrolled in the bachelor program of Biomedical Sciences at the University of Maastricht, where he received his Bachelor of Science degree in 2011. Subsequently, he enrolled in the master program of Biomedical Sciences at the University of Maastricht. During this program, he completed a 3-month internship at the department of Pharmacology (University of Maastricht), where he stud-ied the pharmacokinetics of various NADPH oxidase inhibitors under supervision of Dr. J.J.R.M. Hermans and Prof. dr. H.H.H.W. Schmidt. Finally, he studied the role of EGR1 in epigenetic changes during chondrogenesis in his senior internship at the department of Molecular Genetics (University of Maastricht) under supervision of Dr. J.W. Voncken. He received his Master of Science degree in 2013. Subsequently, he moved to Groningen and joined the department of Experimental Cardiology as a PhD candidate under supervi-sion of Prof. dr. P. van der Meer. During his PhD project, he was introduced to human pluripotent stem cell culturing and cardiac differentiation. These techniques formed the foundation for the majority of the experimental studies in the group and were applied for the development of diverse human in vitro models for cardiac diseases. The results of the research conducted during the PhD project are described and discussed in this thesis. After obtaining his PhD, Martijn will continue working on projects that are part of the ERC Starting Grant awarded to Prof. dr. P. van der Meer as a Post-doctoral researcher at the department of Experimental Cardiology.

(11)
(12)

A

lISt oF PuBlICAtIonS

1. Hoes MF. Bomer N, Jong TV de, Ricke-Hoch M, Guryev V, Hilfiker-Kleiner D, Meer P van der. Sterol metabolism is differentially regulated in human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes of peripartum cardiomyopathy patients. In

prepara-tion.

2. Pol A van der, Hoes MF, Meer P van der. Cardiac fetal reprogramming: cause or con-sequence? Submitted.

3. Ovchinnikova ES, Linders A, Kijlstra JD, Hernandez-Segura A, Snijder J, Bomer N, Hoes MF, Demaria M, Meer P van der. The Role of Senescence in Doxorubicin-Induced Toxicity in Human Cardiomyocytes. Submitted.

4. Vermeer M, Andrei D, Kramer D, Bomer N, Nijenhuis M, Hoes MF, Romero-Herrera PH, Hoedemakers YM, Jongbloed JDH, Suurmeijer A, Pas H, Sillje HHW, Berg M van den, Boer RA de, Bolling M, Meer P van der. Mechanical strain compromises desmosomal integrity in human desmoplakin-insufficient cells. Submitted.

5. Bomer N, Grote Beverborg N, Hoes MF, Streng KW, Vermeer M, Dokter M, IJmker J, Anker SD, Hillige HL, Lang CC, Ng LL, Samani NJ, Tromp J, Velhuisen DJ van, Touw DJ, Voors AA, Meer P van der. Selenium and outcome in heart failure. Submitted.

6. Ricke-Hoch M, Hoes MF, Pfeffer T, Bomer N, Schlotthauer S, Nonhoff J, Haidari S. Scherr M, Stapel B, Stelling E, Kiliant Y, Falk C, Bauersachs J, Haghikia A, Binah O, Arany Z, Meer P van der, Hilfiker-Kleiner D. Plasminogen activator inhibitor-1 links peripartum cardiomyopathy to the coagulation system. Submitted.

7. Hoes MF, Tromp J, Ouwerkerk W, Bomer N, Oberdorf SU, BIOSTAT-CHF COLLABORA-TORS, Voors AA, Meer P van der. Circulating cathepsin D in Heart Failure: a translational approach. Submitted.

8. Hoes MF, Bomer N, Meer P van der. Concise Review: The Current State of Human In Vitro Cardiac Disease Modeling: A Focus on Gene Editing and Tissue Engineering.

Stem Cells Transl Med. 2019;8:66-74.

9. Hoes MF, Grote Beverborg N, Kijlstra JD, Kuipers J, Swinkels DW, Giepmans BNG, Rodenburg RJ, Veldhuisen DJ van, Boer RA de, Meer P van der. Iron deficiency impairs contractility of human cardiomyocytes through decreased mitochondrial function. Eur

J Heart Fail. 2018;20:910-919.

10. Ovchinnikova E, Hoes M, Ustyantsev K, Bomer N, Jong T V de, Mei H van der, Berezikov E, Meer P van der. Modeling Human Cardiac Hypertrophy in Stem Cell-Derived Cardio-myocytes. Stem Cell Reports. 2018;10:794-807.

11. Pol A van der, Gil A, Silljé HHW, Tromp J, Ovchinnikova ES, Vreeswijk-Baudoin I, Hoes MF, Domian IJ, Sluis B van de, Deursen JM van, Voors AA, Veldhuisen DJ van, Gilst WH van, Berezikov E, Harst P van der, Boer RA de, Bischoff R, Meer P van der. Accumulation

(13)

Appendix

188

of 5-oxoproline in myocardial dysfunction and the protective effects of OPLAH. Sci

Transl Med. 2017;9.

12. Akker GGH van den, Surtel DAM, Cremers A, Hoes MFGA, Caron MM, Richardson SM, Rodrigues-Pinto R, Rhijn LW van, Hoyland JA, Welting TJM, Voncken JW. EGR1 controls divergent cellular responses of distinctive nucleus pulposus cell types. BMC

Musculoskelet Disord. 2016;17:124.

13. Hoes MF, Hagen I van, Russo F, Veldhuisen DJ Van, Berg MP Van den, Roos-Hesselink J, Spaendonck-Zwarts KY van, Meer P van der. Peripartum cardiomyopathy: Euro Observational Research Program. Neth Heart J. 2014;22:396-400.

(14)

A

dAnkwooRd

Dit proefschrift is tot stand gekomen dankzij de hulp en bijdrage van velen. Het dank-woord is het moeilijkste deel van een proefschrift, maar wordt tevens het vaakst gelezen. Op voorhand wil ik iedereen oprecht bedanken voor alle hulp en steun; het afronden van een promotietraject vergt teamwork en is nooit het resultaat van één individu.

Beste prof. dr. Van der Meer, beste Peter, bedankt voor je begeleiding en voor alle mo-gelijkheden binnen mijn promotietraject. Je weet feilloos de klinische relevantie van een project te bevorderen en dankzij jouw tomeloze ambitie, steun en de nodige vrijheid hebben we in de afgelopen jaren enorm veel bereikt. Ik ben erg dankbaar voor wat ik onder jouw begeleiding heb geleerd en mee heb mogen maken.

Beste dr. Bömer, beste Nils, als postdoc vulde je een groot gat in onze groep. Met een sterk moreel kompas en een uitgesproken mening heb je veel projecten de nodige duw gegeven. Dit proefschrift is daar een bewijsstuk voor en ik kijk uit naar onze verdere samenwerking. Bedankt voor al je hulp.

Geachte leden van de beoordelingscommissie: prof. dr. Foijer, prof. dr. Passier en prof. dr. Roos-Hesselink, hartelijk dank voor het lezen en het beoordelen van dit proefschrift. Beste prof. dr. De Boer, beste Rudolf, je kritische blik, translationele kijk op zaken en pragmatische aanpak waren bij de talloze (lab-)besprekingen van grote waarde. Bedankt voor al je hulp en advies.

Beste prof. dr. Van Gilst, beste Wiek, al vroeg in mijn promotietraject deed je een stapje terug op de afdeling, maar nog steeds was je bij veel besprekingen aanwezig. De efficiënte wijze waarop je bijdraagt aan een discussie bewonder ik enorm. Bedankt voor je adviezen.

Beste dr. Silljé, beste Herman, zonder jou had deze afdeling nooit kunnen functioneren zoals het nu doet. Met jouw expertise inhoudelijke kennis van de biologie achter projec-ten ben je een steunpilaar voor ieder. Iedereen kan altijd bij je terecht met vragen. Ook achter de schermen ben je essentieel. Ook ik heb hiervan mogen profiteren, hartelijk dank daarvoor.

Dear co-authors, I would like to sincerely and formally thank you all for your help and contributions that have resulted in great papers and/or chapters in this thesis.

Mijn paranimfen: Niels en Kosta, het was een eer om aan jullie zijde te staan tijdens jullie verdediging en ik ben er trots op dat jullie eveneens naast mij zullen staan bij de mijne. Niels, de wijze waarop jij sport en wetenschap bedrijft is ontzagwekkend en motiverend;

(15)

Appendix

190

zelden heb ik dergelijke discipline en doorzettingsvermogen gezien. Bedankt voor je bijdrage aan mijn projecten en veel succes in Zweden. Kosta, na al die tijd bewonder ik je werkethiek en houding in het algemeen nog steeds enorm. Je hebt de volgende stap al gezet naar Frankfurt, waardoor we je kenmerkende lach nu ook grensoverschrijdend kunnen noemen. Veel plezier en geluk met Joyce en Evy!

Daniëlle en Carla, de stille maar essentiële krachten achter de schermen. Voor alle admi-nistratieve vragen, groot of klein, mocht ik bij jullie binnenlopen. Jullie waren onmisbaar bij het reilen en zeilen van de afdeling, maar ook voor de gezellige sfeer. Bedankt voor jullie hulp en steun!

Janny, de dagelijkse labproblematiek los je doelgericht op en dat is regelmatig nodig. Ik bewonder hoe jij zorgt dat nieuwe ideeën georganiseerd uitgevoerd kunnen worden; dat is hard nodig in een groeiend lab. Ik heb hier zeker veel profijt van gehad tijdens het opzetten van mijn projecten. Hartelijk dank voor al je hulp.

Silke, ik ben erg dankbaar voor al je hulp bij mijn experimenten, maar vooral ook voor je inzet bij het organiseren van het lab. Het is absoluut geen gemakkelijke taak en zonder jou was het lab nooit zo netjes geweest. Ik wil je graag op gepaste wijze bedanken: hartelijk thank you schön.

Martin, niets is te gek en er kan altijd gelachen worden. Bedankt voor je hulp in het lab en voor je gezelligheid en je optimisme.

Marloes en Inge, ik heb helaas nooit direct met jullie samengewerkt, maar een gezel-lige babbel kon er altijd vanaf. Jullie werkzaamheden in het CDP zijn niets minder dan ontzagwekkend en ik heb er veel respect voor. Inge, veel geluk met jullie gezinnetje en hopelijk spreken we elkaar nog vaak. Marloes, we zijn in korte tijd vrienden geworden en ik hoop dat we samen nog vaak over het leven kunnen discussiëren.

Christiane, je hebt het soms maar zwaar te verduren met ons. Gelukkig sta je je man-netje. Bedankt voor je hulp en gezelschap binnen het buiten het lab.

Ook analisten waar ik helaas te kort mee heb gewerkt wil ik bedanken: Tom, Reinier, Saskia, en Linda. Ik hoop dat jullie nieuwe werkplekken goed bevallen en ik wens jullie het beste op het werk en thuis bij jullie gezinnen. Bedankt jullie hulp!

Atze, je was de eerste in de groep van Peter en door jouw vriendelijkheid voelde ik me als “verdwaalde” Limburger al snel op mijn plek in de groep. Je reactie op mijn zwarte humor is nog steeds hilarisch. Bedankt voor je hulp en vriendschap.

Jasper (Jepper), direct vanaf het begin was je (binnen en buiten het lab) uitstekend gezelschap. Jouw ongelofelijke sociale vaardigheden zijn inspirerend en bewonder ik enorm. Thijs heeft het getroffen met jou als peetoom. Veel geluk met Mami en succes met je werk in Singapore (of waar je ook uithangt). Kuubs bedankt voor alles, wie ein tomaat.

(16)

A

Nils, graag voeg ik nog enkele essentiële woorden toe aan het bovenstaande: vang dich

eine baer, manne!

Mathilde, ik kon altijd blind op je filmsmaak vertrouwen. Ik heb vaak op jouw aanraden een film gekeken zonder dat ik wist waar ik aan begon, en het was altijd een succes. Bedankt voor je bijdrage binnen en buiten de wetenschap en veel succes bij jouw eigen toekomstige stappen.

David, je methode waarmee je contractiele functie meet, heeft veel projecten de es-sentiële relevantie gegeven. Veel succes met het opzetten van je eigen bedrijf.

Katya, from RNA sequencing to atomic force microscopy, your skills have been essential in many aspects of the projects in our group. Your half-dutch/half-russian ways were always funny. Большое спасибо.

Pedro, your energetic personality lifts our spirits even during the darker times in the (cell culture) lab. Your projects have so much potential, keep up the good work.

Karla, you are so cheerful and motivated. I have no doubt that you will have a great time during your PhD and you will do well.

Ook al mijn studenten wil ik graag bedanken: Charlotte, Eva, Ayla en Jitske. Ik ben ervan overtuigd dat ik net zo veel van jullie heb geleerd als andersom.

Arun, you taught me the basics of iPSC generation and culturing. It was a steep learning curve, but amazing nonetheless. Thank you for your help.

Joooaaaaa, Koen, jouw perfectionisme was een essentiële bijdrage aan het vormen van

onze huidige protocollen. Je stond altijd klaar om te helpen en ik ben daar zeker dankbaar voor. Samen met Sabrina hebben jullie een huis gekocht en ik ben er graag bij om te zien hoe jullie samen een toekomst inrichten.

Lysanne, mijn trouwe gym buddy. De cover van dit proefschrift ziet er dankzij jou fan-tastisch uit. Ondanks dat je eigenlijk zelden bij de experimentele cardio bent, zie ik je nog vaak genoeg buiten werk om geheel uiteenlopende (vaak flauwe of grappige) discussies te kunnen voeren. Ik hoop dat je met Freek alsnog een prachtige reis gaat maken na je eigen promotie, veel plezier samen!

Ook de overige (oud-)collega’s (Daan, Beatrijs, Arnold, Salva, Laura, Mario, Mohsin, Navin, Tim, Carolyn, Aad, Harmen, Weijie, Jin, Wouter te Rijdt, Guido, Diederik, Anne-Marie, Quint, Wouter Meijers, Rogier, Wardit, Anne-Margreet en Megan) wil ik van harte bedanken voor de hulp en gezelligheid waardoor deze afdeling een prettige werkplek is. Lieve Tineke, kinderen krijgen is geen simpele opgave. Zeker niet twee tegelijk tijdens een promotietraject. Dankzij jouw geduld en liefde voor onze kinderen kunnen we tijdens de drukke werkweek met een gerust hart ’s ochtends vertrekken. Jij mag daarom zeker niet ontbreken in dit dankwoord. Hartelijk bedankt voor je goede zorgen!

(17)

Appendix

192

Natuurlijk wil ik vrienden buiten het werk ook bedanken. Jullie steun en vriendschap waren ook van grote waarde voor het voltooien van dit promotietraject.

Lieve (schoon-)familie, het is nooit makkelijk om uit te leggen wat mijn werk nou precies inhoudt, maar dit proefschrift vat het mooi samen. Hopelijk draagt dit bij om een beter beeld te krijgen. Bedankt voor jullie liefde en steun.

Lieve Rich en Justin, na wat hobbels in de weg zijn jullie toch aangekomen bij een prachtig huisje om een toekomst verder te bouwen. Ik kijk er naar uit om te zien wat nog zal komen. Bedankt.

Bedankt lieve pap en mam, dankzij jullie levenslange steun heb ik ook deze fase suc-cesvol af kunnen ronden. Achter de wolken schijnt de zon en jullie zullen altijd een groot voorbeeld voor me blijven.

Lieve Linda, waarom makkelijk doen als het ook moeilijk kan? Veel makkelijker zal het niet worden, maar hopelijk wel steeds leuker. Laten we het maar niet overdrijven... Ik hou van je.

Thijs en Lucas, onze fantastische clowntjes, jullie zijn een bron van motivatie en inspiratie. Het is een genot om jullie te zien groeien.

(18)
(19)

Studying cardiac diseases using human

stem cell-derived cardiomyocytes

Martijn Hoes

Martijn Hoes

Martijn Hoes

Heart failure is a complex syndrome characterized by the inability of the heart

to pump enough blood to meet the needs of the body and can be caused by

various cardiac diseases. Representative models are essential to understand

the nature of these diseases. To that end, recapitulating cardiac diseases

in vitro provides an accessible platform to study cell autonomous molecular

mechanisms. We have employed human pluripotent stem cells to generate

(patient-specific) cardiomyocytes. Consequently, we have demonstrated that

cellular iron deficiency impairs both mitochondrial respiration and

contrac-tile function in human cardiomyocytes. Also, a specific signaling pathway in

cardiac hypertrophy was identified, and inhibition of this pathway prevented

hypertrophy altogether. In addition, we studied aspects of peripartum

cardio-myopathy, a severe pregnancy-related cardiac disease. This intricate disease

is believed to be the result of a complex interplay between genetic factors,

cathepsin D, prolactin, multiple cell types and a specific microRNA. We

estab-lished that increased levels of circulating cathepsin D are not only associated

with peripartum cardiomyopathy, but also correlated with heart failure severity

in large European population of heart failure patients. Moreover, we provide

evidence that cathepsin D is protective for the heart during stress. Finally,

through induced pluripotent stem cells, we generated peripartum

cardiomy-opathy patient-specific cardiomyocytes. Transcriptome sequencing revealed

aberrant metabolic regulation in patient-specific cells. These studies signify in

vitro cardiac disease models as a valuable tool to study afflictions of the heart

in great detail to accelerate the progress of future treatment development.

Referenties

GERELATEERDE DOCUMENTEN

Studying cardiac diseases using human stem cell-derived cardiomyocytes Hoes, Martinus Franciscus Gerardus Adrianus.. IMPORTANT NOTE: You are advised to consult the publisher's

To this end, we differentiate human embryonic stem cells or patient-derived induced pluripotent stem cells towards cardiomyocytes, and introduce specific conditions

Heart failure patient hiPSC Diseased Cardiomyocytes hESC Primary animal cells Cardiac cell lines Gene editing Tissue engineering Cardiotoxicity testing Personalized Medicine

biosynthetic process cellular metabolic process organic substance metabolic process primary metabolic process actin cytoskeleton organization cytoskeleton organization maturation

Left ventricular dysfunction due to peripartum cardiomyopathy is associated with a further decrease of ventricular function and symptoms of heart failure in every following

While TNFα stimulation resulted in the highest levels of cathepsin D in cell medium, we opted to continue with a less artificial and well characterized and representative model

Alternatively, we compared PPCM cardiomyocytes to control cardiomyocytes by disregarding the generic eff ects in response to mechanical stretch and we found that a plethora

Therefore, the development of an in vitro model identified previously unconfirmed aber- rant mechanisms in iron deficient cardiomyocytes that may contribute to the progression of