Hoe stamcellen, een centrifuge en een 3D-printer een amputatie voorkomen
In de zomer van 2020 werd in het Maastricht UMC+ een succesvolle operatie uitgevoerd met een methode die mede ontwikkeld is aan de Universiteit Maastricht (UM). Een methode die een onderbeenamputatie bij een patiënt kon voorkomen en die ervoor zorgde dat de patiënt zijn been na jarenlange problemen en pijn door een botbreuk, zes maanden later weer kan belasten. De operatie kwam voort uit een succesvolle samenwerking tussen Martijn van Griensven, hoogleraar Regeneratieve Geneeskunde aan de Faculty of Health, Medicine and Life Sciences van de UM, en traumachirurg Martijn Poeze.
Van Griensven deed jarenlang onderzoek. Naar hoe botcellen werken, naar hoe botten eruit zien, en waar ze van zijn gemaakt en naar de vraag: waarom helen grote botbreuken niet? Door dat onderzoek weet Martijn van Griensven dat botcellen ‘lui’ zijn. Een klein breukje oplossen gaat nog, maar wordt het serieus, dan doen de cellen niet veel. Het lichaam gaat dan proberen oorspronkelijke cellen vanuit je beenmerg naar de plek van de breuk te sturen. Daar zitten ook stamcellen in, en die heb je nodig om nieuw bot aan te kunnen maken. De stamcellen zitten ver weg van je botten in je been. En dus moeten ze een lange weg afleggen in je lichaam. Dat is een heel moeizaam proces. In het geval van de patiënt die nu met de nieuwe methode geopereerd is, was het gat in zijn onderbeenbot 15 centimeter. Een enorme klus voor botcellen en stamcellen om te klaren.
Botten bestaan voor een groot deel uit kalk. Ze zijn niet massief; er zitten heel kleine gaatjes in. In die gaatjes ‘wonen’ als het ware de botcellen. “Zie het als de grotten die je vindt in bepaalde streken in Spanje. Holen in de bergen waarin mensen grotwoningen hebben gemaakt. Zo kun je een bot met botcellen in ons lichaam zien.”
Precies zo’n materiaal maken, van kalk, met gaatjes daarin: dat werd het doel. “Het lukte”, vertelt Van Griensven. “We hebben een oplosbaar plastic gemaakt met holtes en dat met kalk overtrokken, heel vergelijkbaar met onze botten.”
Botmateriaal nagemaakt
Van Griensven: “Vergelijk het met de afstand tussen Katwijk en Engeland. Je weet dat er aan de overkant van dat water nog land ligt, maar je ziet het niet. Zo is het bij zo’n grote botbreuk ook; het lijkt een onmogelijke taak de afstand te overbruggen. We zijn ons gaan afvragen: is er iets dat wij in het lab kunnen maken, buiten het lichaam dus, dat we vervolgens in het gat kunnen plaatsen waardoor we de breuk kunnen laten helen en de patiënt het bot weer kan belasten?”
Martijn van Griensven (46) is sinds september 2019 hoogleraar Regeneratieve Geneeskunde aan de Faculteit Health, Medicine and Life Sciences van Maastricht University, en afdelingshoofd van de afdeling cBITE (Cell Biology-Inspired Tissue Engineering) binnen MERLN, Institute for Technology-Inspired Regenerative Medicine. Hij studeerde in Leiden en woonde en werkte daarna 23 jaar in Duitsland en Oostenrijk. Altijd al deed hij onderzoek binnen de vakgebieden traumatologie en orthopedie, onder meer naar moleculaire- en celbiologie en regeneratieve geneeskunde (het herstellen van weefsels). Dat deed hij aan universiteiten en binnen onderzoeksinstituten. In 2002 werd hij de jongste hoogleraar ooit in Duitsland.
Er was nagemaakt botmateriaal, er was de kennis over stam- en botcellen, en er was de patiënt met de grote botbreuk. Hoe breng je die aspecten dan succesvol samen? De sleutelwoorden bleken een centrifuge en een 3D-printer. “De vraag was ‘kunnen we de stamcellen die we nodig hebben om nieuw bot te maken uit het beenmerg halen en vervolgens in het nagemaakte bot plaatsen’.
We hadden geleerd dat als je beenmerg op hoge snelheid in een centrifuge laat draaien, je daar dan grote hoeveelheden stamcellen uit kunt halen. Zo startte de operatie. In de OK namen we beenmerg af van de patiënt. Dat beenmerg stopten we dertig minuten in een centrifuge. Dat leverde ons stamcellen op. Die stamcellen plaatsten we in het nagemaakte botmateriaal.
Dat stuk bot hebben we laten maken door een 3D-printer in Singapore. Daar kan zo’n proces plaatsvinden met een zeer schone printer, wat natuurlijk cruciaal is voor zo’n operatie als deze. Je wilt de kans op infecties zo klein mogelijk houden. Het stuk bot maakten we na van het stuk bot in het andere been van de patiënt, dat nog wel in tact is. Het is als bouwen met Lego: elk randje, elk stukje moet passend worden gemaakt.”
Operatie geslaagd?
Nadat het nagemaakte stuk bot in het gat was geplaatst, en de stamcellen in de gaatjes waren gespoten, was de operatie afgerond. En toen begon het wachten. “Wat je hoopt, is dat de cellen zich goed genoeg voelen om zelf nieuw bot te gaan maken. Het nagemaakte bot is afbreekbaar. In de komende twee tot drie jaar moeten de cellen nieuw bot gaan maken en zal het nagemaakte stukje bot verdwijnen.”
Na zes weken kwam de eerste röntgenfoto, en daarmee het verlossende beeld. Er waren stipjes te zien: de cellen waren begonnen met het maken van nieuw bot. Onlangs, zo’n vijf maanden na de operatie, was te zien dat ongeveer de helft al nieuw bot is geworden. ‘Door het dolle heen’, beschrijft Van Griensven zijn gevoel bij het zien van die eerste foto’s. “We hebben als het ware een loopbrug gebouwd naar Engeland, en de overtocht voor de cellen mogelijk gemaakt. Ongelooflijk dat het gelukt is, en dat we hiermee een persoon zijn leven zoals dat was voor zijn ongeluk hebben teruggegeven. We hebben een brug geslagen tussen fundamenteel onderzoek en de patiënt in de kliniek. Dat is waarvoor we ons werk doen.”
Tweede patiënt
De samenwerking tussen de universiteit en de kliniek wordt doorgezet: na deze eerste succesvolle operatie in Nederland, wordt deze methode in 2021 bij een tweede patiënt toegepast. Ook is Van Griensven wekelijks aanwezig bij besprekingen van het team chirurgen in de kliniek. Zo weten onderzoek en kliniek elkaar te vinden, en kunnen ze inspelen op elkaars problemen en oplossingen.
Tekst: Antoinette van der Vorst
Lees ook
-
Hoogleraar Machteld Marcelis kan haar werk aan de Universiteit Maastricht voortzetten. Onafhankelijk onderzoek door bureau BING in opdracht van het universiteitsbestuur laat zien dat er geen aanwijzingen zijn van sociale onveiligheid binnen sectie Psychiatrie van de vakgroep Psychiatrie &...
-
Jérôme Lock-Wah-Hoon, een alumnus uit 2018 van het masterprogramma Global Health (GH), begon het programma als bachelor Biomedical Sciences met hands-on ervaring in mondiale gezondheid. Tussen zijn bachelor- en masteropleiding was Jérôme actief als medisch laboratoriumtechnicus in Sierra Leone, waar...
-
De masteropleiding Work, Health and Career (WHC) sloeg de handen ineen met het Nederlandse initiatief 'NL werkt aan werk' om een mini-hackathon te organiseren. Het doel van de hackathon was om studenten, werkgevers, werklozen en arbeidsmarktprofessionals samen te brengen om te brainstormen over...
