{"id":6990,"date":"2026-04-01T14:10:49","date_gmt":"2026-04-01T14:10:49","guid":{"rendered":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/portfolio\/fredrik-carl-wieland\/"},"modified":"2026-04-01T14:11:00","modified_gmt":"2026-04-01T14:11:00","slug":"fredrik-carl-wieland","status":"publish","type":"us_portfolio","link":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/portfolio\/fredrik-carl-wieland\/","title":{"rendered":"Fredrik Carl Wieland"},"content":{"rendered":"","protected":false},"excerpt":{"rendered":"","protected":false},"author":8,"featured_media":6991,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"us_portfolio_category":[45],"class_list":["post-6990","us_portfolio","type-us_portfolio","status-publish","has-post-thumbnail","hentry","us_portfolio_category-new-template"],"acf":{"naam_van_het_proefschift":"THE SELF-ASSEMBLY OF PANCREATIC ISLETS: A SECRET HANDSHAKE THAT ORCHESTRATES ALPHA AND ENDOTHELIAL CELLS","samenvatting":"Complexe in vitro weefsels kunnen toepassingen vinden in het modelleren van de weefselontwikkeling en ziektes, het screenen en ontdekken van medicijnen, en als medische therapie\u00ebn. Driedimensionale (3D) cel-clusters bootsen de in vivo omgeving beter na dan tweedimensionale kweekjes, met name betreffende de cel-cel- en cel-matrix-interacties. De klinische translatie kan hiermee worden bevorderd, aangezien preklinische studies veelal gebruikmaken van niet-menselijke diermodellen die niet altijd even juist de menselijke situatie nabootsen.\n\nMet dit doel voor ogen bespreken we in Hoofdstuk 2 de complexe multi-cellulaire interacties binnen eilandjes van Langerhans in de alvleesklier en hun vertaling naar in vitro co-kweekjes, bekend als pseudo-eilandjes. We richten ons op hoe een dieper begrip van de eilandjesstructuur, cel-cel-interacties, ECM-eiwitten en paracriene signalering samen een optimale micro-omgeving voor eilandjescellen kunnen cre\u00ebren. Hoofdstuk 2 benadrukt de nauwe relatie tussen \u2018gap junctions\u2019 en celfunctie, en endotheelcellen die cruciale ECM-eiwitten uitscheiden die de glucoseresponsiviteit van \u03b2-cellen be\u00efnvloeden, wat het belang van een heterogeen celmengsel onderstreept. Uitleg wordt gegeven over hoe de structuur van eilandjes de glucoseresponsiviteit be\u00efnvloedt, waarbij het belang van 3D celkweek en co-kweek met \u03b1- en endotheelcellen wordt benadrukt.\n\nHet bestuderen van complexe cel-clusters vereist verschillende complexe benaderingen om cellulaire zelfassemblage en zelforganisatie te kwantificeren. Hoofdstuk 3 schetst de methodologie die in dit proefschrift is ontwikkeld om een microscopie-workflow te optimaliseren voor het bereiken van een resolutie op individueel celniveau binnen pseudo-eilandjes gekweekt in microplaten. Geleerde lessen zijn dat zorgvuldige overweging cruciaal is bij het selecteren van 3D kweek- en analyse-software, omdat elke opstelling verschillende resultaten kan opleveren. Hoewel Nikon GAP en Imaris-analyse-software beter presteerden dan Fiji en CellProfiler in onze studie, zijn ze mogelijk wel minder toegankelijk voor de gebruiker. We raden aan om de analysespecificaties duidelijk te defini\u00ebren en tests uit te voeren om de meest geschikte kweek- en softwareoplossing te bepalen.\n\nHoofdstuk 4 heeft als doel de organisatie van pseudo-eilandjes te verkennen en de relatie tussen alvleesklier-gerelateerde endocriene cellen en endotheelcellen beter te begrijpen. Door de relatieve verhoudingen en het totale aantal cellen te vari\u00ebren, onderzocht de studie de impact op de samenstelling en organisatie van pseudo-eilandjes. De ruimtelijke organisatie tijdens zelfassemblage werd kwantitatief bepaald, waarbij inzichten werden verkregen over de regels die zelforganisatie van pseudo-eilandjes bepalen. Verrassend genoeg had de initi\u00eble zaai-verhouding geen invloed op de uiteindelijke celverdeling na een tien dagenlange kweek. Echter, de grootte van de pseudo-eilandjes be\u00efnvloedde de inlijving van endotheelcellen, en het aantal \u03b1-cellen nam enigszins toe met de grootte van de pseudo-eilandjes. De toename van \u03b1-cellen suggereert dat deze een cruciale rol spelen in de functie van endotheelcellen, mogelijk door pseudo-eilandjes te helpen bij endotheelvorming. Specifiek werden endotheelcellen significant vaker naast \u03b1-cellen gevonden dan naast \u03b2-cellen. Deze bevinding is van belang voor regeneratieve geneeskunde, waar snelle vaatvorming rondom getransplanteerde \u03b2-cellen cruciaal is voor de levensvatbaarheid en functie.\n\nDe lessen uit Hoofdstuk 4 werden voortgezet in Hoofdstuk 5, waarin het effect van interacties tussen \u03b1- en endotheelcellen op de mate van oxidatieve stress in de pseudo-eilandjes werd onderzocht. Oxidatieve stress staat bekend om zijn nadelige effect op de levensvatbaarheid van \u03b2-cellen vanwege hun lage niveaus van antioxidante enzymen. De samenstelling van de pseudo-eilandjes, namelijk het opnemen van \u03b1- en endotheelcellen, bleek oxidatieve stress te verminderen, wat hun ondersteunende rol benadrukt. Het verkennen van celinteracties legde bloot dat de vermindering van oxidatieve stress wordt toegeschreven aan antioxidante enzymen die endotheel- en \u03b2-cellen beschermen via het incretine glucagon-achtig peptide-1 (GLP-1). Bovendien verminderde de aanwezigheid van \u03b1-cellen significant het aantal cellen dat oxidatieve stress ervoer, en het toevoegen van GLP-1 redde effectief de pseudo-eilandjes die \u03b1-cellen misten. Deze bevindingen onderstrepen de cruciale rol van \u03b1-cellen in het verminderen van oxidatieve stress binnen de pseudo-eilandjes. Ook heeft de studie implicaties voor de ontwikkeling van celtherapie\u00ebn voor Diabetes type 1, wat aangeeft dat het opnemen van zowel \u03b1- als endotheelcellen de succesvolle transplantatie van nieuw afgeleide eilandjescellen in pati\u00ebnten zou kunnen verbeteren.\n\nDit proefschrift richt zich op het verkennen van mogelijke manieren om de complexiteit van geaggregeerde cellen te specificeren en beter te begrijpen, het begrip omtrent de eigenschappen van zelfassemblage te verbreden, en het belang van ondersteunende cellen in alvleesklier-gerelateerde (pseudo)eilandjes te belichten. De toekomst van in vitro modellen ziet er veelbelovend uit, met vooruitgangen zoals zelfassemblage, 3D-bioprinting en genetische modificatie die tot beter gelijkende weefsels zullen leiden, vooral voor toepassingen in de regeneratieve geneeskunde.","summary":"Complex tissues in vitro have applications in modelling development and disease, screening and discovering drugs, and as medical therapies. Three-dimensional (3D) aggregate cell clusters more closely mimic the in vivo environment, particularly the cell\u2013cell and cell\u2013matrix interactions, and can aid in clinical translation, as pre-clinical studies use non-human animal models with varying human mimicry.\n\nTo this end, in Chapter 2, we reviewed the intricate multicellular interactions within the pancreatic islet of Langerhans and their translation into in vitro co-cultures known as pseudoislets. We focussed on how a deeper understanding of islet structure, cell\u2013cell interactions, ECM proteins, and paracrine signalling can together create an optimal microenvironment for islet cells. Chapter 2 highlighted the delicate relationship between gap junctions and cell function, and that endothelial cells contribute crucial ECM proteins that influence \u03b2 cell glucose responsiveness, underscoring the importance of a heterogeneous cell mixture. Explanations were made on how islet structure affects glucose responsiveness, emphasising the importance of 3D cell culture and co-culture with \u03b1 and endothelial cells.\n\nStudying complex cell aggregates necessitates several complex approaches to quantify cellular self-assembly and organization. Chapter 3 outlines the methodology developed in this thesis to optimize a microscopy workflow for achieving single-cell resolution within pseudoislets cultured in microplates. The lessons learned are that careful consideration is crucial when selecting 3D culture and analysis software, as each setup may yield different results. While Nikon GAP and Imaris analysis software outperformed Fiji and CellProfiler in our study, they may not be as accessible. We recommend clearly defining analysis requirements and conducting testing to determine the most suitable culture and software solution.\n\nChapter 4 aimed to explore the organization of pseudoislets and understand the relationship between pancreatic endocrine cells and endothelial cells. By varying the relative ratios and the total number of cells, the study investigated the impact on pseudoislet composition and organization. Spatial organization during self-assembly was quantified, revealing insights into the rules governing pseudoislet self-organization. Surprisingly, the initial seeding ratio did not influence the final cell distribution after ten days in culture. However, pseudoislet size affected endothelial cell incorporation and \u03b1 cell numbers slightly increased with pseudoislet size. The increase of \u03b1 cells suggests that they play a crucial role in endothelial cell function, potentially aiding pseudoislet endothelialisation. Specifically, endothelial cells were found adjacent to \u03b1 cells significantly more frequently than to \u03b2 cells. This finding is of importance for regenerative medicine, particularly, where rapid vasculature formation around transplanted \u03b2 cells is crucial for viability and function.\n\nThe lessons learned from Chapter 4 were continued into Chapter 5, which delves into understanding the impact of interactions between \u03b1 and endothelial cells on the levels of oxidative stress experienced by the pseudoislet. Oxidative stress is known for its detrimental effect on \u03b2 cell viability due to their low levels of antioxidant enzymes. The composition of the pseudoislet, namely including \u03b1 and endothelial cells, was found to reduce oxidative stress, highlighting their supportive role. Exploring cell interactions revealed that the reduction in oxidative stress was attributed to antioxidant enzymes protecting endothelial and \u03b2 cells via the incretin glucagon-like peptide-1 (GLP-1). Moreover, the presence of \u03b1 cells significantly reduced the number of cells experiencing oxidative stress, and adding GLP-1 effectively rescued the pseudoislets lacking \u03b1 cells. These findings underscore the critical role of \u03b1 cells in mitigating oxidative stress within the pseudoislet. Also, the study has implications for developing cell-based therapies for type 1 diabetes, indicating that including both \u03b1 and endothelial cells could enhance the successful transplantation of de novo cell-derived islet cells into patients.\n\nThis thesis focused on exploring approaches to capture and comprehend aggregated cells' complexity, enhance understanding of self-assembly intricacies, and shed light on the importance of support cells in pancreatic (pseudo)islets. The future of in vitro models holds promise, with advancements like self-assembly, 3D bioprinting, and gene editing poised to advance their fidelity, particularly for applications in regenerative medicine.","auteur":"Fredrik Carl Wieland","auteur_slug":"fredrik-carl-wieland","publicatiedatum":"10 april 2025","taal":"EN","url_flipbook":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/ebook\/fredrikcarlwieland?iframe=true","url_download_pdf":"","url_epub":"","ordernummer":"FTP-202604011408","isbn":"9789465105901","doi_nummer":"","naam_universiteit":"Universiteit Maastricht","afbeeldingen":6992,"naam_student:":"","binnenwerk":"","universiteit":"Universiteit Maastricht","cover":"","afwerking":"","cover_afwerking":"","design":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/6990","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/us_portfolio"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/8"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=6990"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/6990\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":6993,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/6990\/revisions\/6993"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media\/6991"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=6990"}],"wp:term":[{"taxonomy":"us_portfolio_category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio_category?post=6990"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}