Een bottransplantatie in de onderkaak, bijvoorbeeld na verwijdering van een tumor, wordt in de toekomst wellicht minder belastend. In het UMC Utrecht wordt gewerkt aan buiten het lichaam gekweekt lichaamseigen botweefsel, inclusief bloedvaten, waardoor een stukje te implanteren bot niet meer elders uit het lichaam hoeft te worden gehaald. Iris Pennings promoveert 29 oktober op onderdelen van deze nieuwe techniek. Zij slaagde er onder meer in een bloedvat uit stamcellen te ontwikkelen, inclusief een structuur waarmee het kan hechten aan grote bloedvaten in het lichaam van de patiënt. 

Een klein botdefect in het aangezicht is nu al te repareren met een stukje bot dat niet wordt doorbloed elders uit het lichaam of met een synthetisch implantaat. Bij grotere delen kaakbot, vanaf zo’n zes centimeter, is doorbloeding van het bot wel nodig. Anders sterft het af. Een dergelijk stuk bot wordt nu bijvoorbeeld uit het onderbeen van een patiënt gehaald. Hiervoor is een langdurige operatie nodig, waarna veel klachten in het onderbeen kunnen optreden.

3D-printen

Een van de concrete resultaten van het werk van Iris is de ontwikkeling van een groot bloedvat op basis van stamcellen van een patiënt, in combinatie met een ‘scaffold’-structuur. “Dit is een soort steiger, waarmee het grote bloedvat kan worden gehecht aan grote bloedvaten in het lichaam van een patiënt. We hebben deze scaffold-structuur gemaakt met een nieuwe combinatie van 3D-printtechnieken”, zegt Iris. “Vervolgens hebben we een zo natuurgetrouw mogelijk netwerk van kleine haarvaten, die naar de botcellen kunnen groeien, gemaakt in een hydrogel. Dit hebben we gedaan samen met stamcellen, die zich tot botcellen ontwikkelen, en met mineralen die het bot nabootsen.”

Verder onderzoek

Door het samenbrengen van het grote bloedvat en de kleine bloedvaten zou er uiteindelijk een stuk botweefsel gevormd kunnen worden met hierin een netwerk van bloedvaten. Deze zitten in een structuur (een vasculaire boom) die voor een directe bloedtoevoer zou kunnen zorgen naar het implantaat, nadat het in de kaak is geïmplanteerd. Iris: “Nu is het zaak om de losse onderdelen uit mijn onderzoek bij elkaar te brengen en hier verder onderzoek naar te doen, zodat het ook echt bij patiënten kan worden toegepast. Dit wordt opgepakt door een nieuwe promovendus in het UMC Utrecht.” 

Basis voor het einddoel

In haar promotieonderzoek heeft Iris de basis gelegd voor het einddoel: een buiten het lichaam gekweekt lichaamseigen implantaat (een stuk lichaamseigen botweefsel inclusief bloedvaten), dat in de kaak kan worden geïmplanteerd. Hiermee wordt een bottransplantatie voor patiënten in de toekomst minder belastend.

Iris: “Het einddoel heb ik ontleed naar de losse aspecten die hiervoor nodig zijn, namelijk: botweefsel, een groot bloedvat en kleine bloedvaten.” Iris benadrukt: “In mijn onderzoek heb ik mooie stappen richting het einddoel gemaakt, maar we zijn nog niet op het punt dat we dit echt bij patiënten kunnen gebruiken. Dat duurt nog zeker een aantal jaar.” Met haar promotieonderzoek heeft Iris voortgeborduurd op onderzoek dat Barbara Klotz eerder in het UMC Utrecht deed. 

Ook voor andere aandoeningen 

In de toekomst kunnen ook patiënten met andere aandoeningen baat hebben bij de door Iris onderzochte onderdelen. Iris: “Het grote bloedvat dat we nu in het laboratorium kunnen maken, is ook los toepasbaar voor mensen die een nieuw stuk ader nodig hebben. Denk aan dialysepatiënten die een shunt, een verbinding tussen een slagader en een ader, nodig hebben. Of aan mensen die een bypass nodig hebben of een gescheurde ader hebben. En bij het implantaat als geheel zouden ook patiënten met andere botdefecten baat kunnen hebben. Bijvoorbeeld iemand met een trauma aan het onderbeen, dat niet (meer) uit zichzelf kan herstellen.”

Eerder legde Iris haar onderzoek uit in een video.