Kaken kweken met je ribben Weefselregeneratie met 3D geprinte bioreactoren

Het klinkt futuristisch: een 3D-geprinte bioreactor plaatsen op de ribben om bot te kweken voor een reparatie van de kaak. Met medewerking van het Radboudumc voerde een groep Amerikaanse onderzoekers dit proces uit bij zes schapen. De resultaten zijn te lezen in het wetenschapsblad PNAS.

Grote defecten in het kaakbot geven vaak zichtbare afwijkingen in het gezicht en maken dikwijls ook het eten moeilijker. Om functionele en esthetische redenen proberen artsen zo’n defect daarom te repareren. Vaak met bot dat afkomstig is uit het lichaam van de patiënt zelf, bijvoorbeeld uit een heup of been.
 
Schapenkaak
Amerikaanse onderzoekers onder leiding van Antonios Mikos van Rice University hebben, samen met onderzoekers van het Radboudumc, in het tijdschrift PNAS een interessant alternatief gepubliceerd. Bij zes schapen brachten ze defecten aan in de kaak. Het gemaakte gat werd opgevuld, zodat het niet zou vervormen. Tegelijkertijd printten ze in dezelfde vorm een polymeren mal, die als bioreactor werd gevuld met vermalen bot of keramische deeltjes, allebei materialen die artsen nu al routinematig gebruiken bij patiënten. Deze materialen worden langzaam maar zeker op een natuurlijke manier door het lichaam afgebroken en vervangen door eigen bot.
 
Mal op de ribben
“We werken in veel projecten al langer dan tien jaar samen met Tony Mikos”, zegt John Jansen, hoogleraar Biomaterialen en Experimentele Implantologie aan de afdeling Tandheelkunde. “In dit project hebben we een belangrijk aandeel gehad in het maken van de mal fungerend als bioreactor en de histologische verwerking en analyse van het gevormde weefsel daarin en de geregenereerde kaak. Dat is maar een beperkt deel in het geheel. De credits voor het ontwerp en de uitvoering van het onderzoek moeten echt naar Mikos.” Wat het onderzoek bijzonder maakt, is dat de onderzoekers meerdere van die geprinte mallen ‘plaatsten’ op ribben van de schapen. Beter nog; op het beenvlies dat om de ribben zit.



Jeroen van den Beucken, universitair hoofddocent ‘Translationele Cel-Materiaal interacties’ in dezelfde groep van het Radboudumc: “Dit vlies is rijk aan stamcellen, die naar de mal reizen om daar nieuw bot te gaan maken, terwijl het materiaal tegelijkertijd wordt geremodelleerd. Na negen weken bevatten de mallen lichaamseigen botweefsel in de vorm van het kaakdefect doorweven met bloedvaten. Na het oogsten kon het kaakdefect dus prima worden opgevuld met het nieuwgevormde, met bloedvaten doorweven botweefsel, dat werd aangesloten op de bloedsomloop. Dit leverde uiteindelijk bij vijf van de zes schapen een succesvol resultaat op binnen 12 weken.”
 
Stap naar de mens
Het onderzoek is ook interessant, omdat in deze procedure eigenlijk niets wordt gedaan of gebruikt wat al niet in onderdelen bij de mens is gebruikt of getest. De stap van dit dierexperimenteel onderzoek bij schapen naar een concrete toepassing bij de mens is dus niet zo heel erg groot. Van den Beucken ziet daarom wel potentie voor deze aanpak. “Misschien voor ouderen bij wie bot minder goed herstelt”, zegt hij. “Of bij grotere reconstructies, waarbij je vooraf meerdere botdelen in meerdere mallen kunt kweken. Maar voor zover ik weet zijn daar nog geen concrete plannen voor.”
­­­
Publicatie in PNAS: Biomaterials-aided mandibular reconstruction using in vivo bioreactors - Alexander M. Tatara, Gerry L. Koons, Emma Watson, Trenton C. Piepergerdes, Sarita R. Shah, Brandon T. Smith, Jonathan Shum, James C. Melville, Issa A. Hanna, Nagi Demian, Tang Ho, Anthony Ratcliffe, Jeroen J. J. P. van den Beucken, John A. Jansen, Mark E. Wong, and Antonios G. Mikos
 

• Meer weten over deze onderwerpen? Klik dan via onderstaande buttons door naar meer nieuws.

  Nieuws homepage Patientenzorg en Nieuws en verhalen