Bot en kraakbeen zichzelf laten herstellen

Na zijn bachelor volgde Tim de master Biomedical Sciences in Maastricht. Hij deed zijn thesis bij MERLN en startte daar na zijn afstuderen zijn PhD. “Ik richt me op dragende gewrichten”, vertelt hij. “Dat zijn botten waar kraakbeen overheen zit en waar gewicht op rust, bijvoorbeeld de heupen, knieën en schouders. Over de jaren heen wordt dat weefsel door slijtage steeds dunner. Soms gaat er zoveel kapot dat het ziektes zoals artrose kan veroorzaken of versnellen. Dit zorgt voor steeds erger wordende schade, waardoor uiteindelijk een nieuwe knie of heup nodig is. Vaak zie je dat bij ouderen, maar het kan ook bij jongeren voorkomen, bijvoorbeeld bij sporters of mensen die een ongeluk hebben gehad.”

Binnen 3D-Mentor, een project onder leiding van Lorenzo Moroni dat een Vici-beurs heeft ontvangen, houdt Tim zich bezig met het maken van implantaten. “Hiermee willen wij beschadigd bot- en kraakbeenweefsel proberen te vervangen“, zegt hij. “Het materiaal voor zo’n implantaat moet biomodulair, biocompatibel en biodegradeerbaar zijn. Dit houdt in dat het zoveel mogelijk lijkt op het oorspronkelijke weefsel, dat het in het lichaam moet kunnen worden geplaatst zonder dat het afgestoten wordt en dat het materiaal na verloop van tijd afgebroken wordt door de lichaamseigen cellen. We kijken ook naar de grootte en de vorm, zodat het implantaat precies in het beschadigde gebied past. Daarnaast zorgen we ervoor dat het mechanische druk aankan, want het moet het gewicht van de persoon kunnen dragen.”

Hoe maak je zo’n implantaat? “Van dat biomodulaire, biocompatibele en biodegradeerbare materiaal maken wij met een 3D-printer een soort skeletstructuur, met dezelfde vorm als het oorspronkelijke weefsel”, legt Tim uit. “Daar zaaien wij dan stamcellen in. Dit zijn cellen die nog niet gespecialiseerd zijn, dus waarvan nog niet vaststaat wat ze uiteindelijk worden. We plaatsen de structuur met stamcellen dan in een bioreactor, waar mechanische druk op de cellen komt te staan. Hierdoor worden de cellen gestimuleerd om op den duur bot of kraakbeen te worden. Uiteindelijk hopen we dat we dit implantaat kunnen inbrengen in patiënten, zodat het de druk van dagelijkse bewegingen kan opvangen. Het is dan de bedoeling dat de stamcellen in het implantaat nieuw bot of kraakbeen vormen. Zodra het implantaat door het lichaam wordt afgebroken, neemt het nieuw ontstane weefsel de functie van het implantaat over.”

Momenteel vindt het onderzoek voornamelijk in het lab plaats. “Met succesvolle resultaten hopen we de volgende stap te kunnen zetten naar patiëntgerichte behandelmethodes”, zegt Tim. “Nu is ons onderzoek vooral fundamenteel, het is nog in een vrij vroeg stadium. We kijken wat onze materialen en invloeden van buitenaf doen met het vermogen van de stamcellen om nieuwe weefsels te vormen. Indien dat goed uitpakt, willen we kijken of deze implantaten kunnen worden aangepast naar de behoeften van individuele patiënten. Het liefst zouden we willen dat wanneer een patiënt binnenkomt met een beschadiging aan het bot of kraakbeen, we dit weefsel één-op-één kunnen namaken met de 3D-printer. Het zou mooi zijn als dit onderzoek een eerste stap is naar gepersonaliseerde behandelingen voor patiënten.”

Tekst en beeld: Joëlle van Wissen

Vond je dit artikel interessant? Volg ons dan op Instagram en LinkedIn voor meer.