Mensen met ernstige artrose krijgen nu vaak metalen kunstgewrichten geplaatst. Deze kunnen naar tevredenheid werken, maar hebben als nadeel dat ze op termijn vaak moeten worden vervangen. In verscheidene laboratoria, onder meer in Utrecht, wordt nu gewerkt aan alternatieven voor deze metalen protheses, namelijk protheses van biologisch materiaal, met name van stamcellen. Stamcellen zijn een soort primitieve menselijke lichaamscellen, die kunnen uitgroeien tot specifieke cellen, zoals huidcellen, spiercellen en ook kraakbeen. Het doel van een biologische prothese is dat het gewricht weer wordt zoals het was; dus geen reparatie, maar regeneratie. Er ontstaat nieuw natuurlijk weefsel. Een biologisch implantaat heeft als voordeel dat het zich aanpast aan zijn omgeving. Een metalen implantaat doet dit uiteraard niet. Maar biologische protheses zijn nog lang niet beschikbaar. We moeten die beschouwen als geneeskunde van de toekomst.
Dubbele aanstelling
In Utrecht werkt hoogleraar Jos Malda intensief aan de ontwikkeling van deze protheses: “In Wageningen heb ik bioprocestechnologie gestudeerd, en daarna heb ik altijd gewerkt op het snijvlak van biologie en technologie”, vertelt hij. Interessant is ook zijn dubbele aanstelling in Utrecht: niet alleen bij de afdeling orthopedie van het UMCU, maar ook bij de faculteit diergeneeskunde van de universiteit. “Mensen lijken in veel opzichten op dieren. Honden en paarden kunnen bijvoorbeeld artrose krijgen, bij paarden komt het zelfs veel voor. Honden kunnen daarnaast ook last krijgen van artrose als gevolg van heupdysplasie, maar ook van lage-rugpijn.” Werken met dieren heeft twee voordelen: “Je wilt de dieren zelf kunnen genezen, maar van de resultaten bij dieren kun je ook veel leren voor humane behandelingen.”
3D-printer
Malda baseert zijn biologische implantaten dus op stamcellen, maar niet op stamcellen alleen. Want zomaar stamcellen plaatsen in een gewricht heeft geen zin. “Stamcellen groeien alleen uit tot kraakbeencellen, wanneer ze in een omgeving van gezonde kraakbeencellen zitten, en daar heeft iemand met artrose er te weinig van. Bovendien hebben stamcellen van zichzelf te weinig stevigheid. Daarom moet je behalve stamcellen ook een structuur aanbieden die het weefsel ondersteunt.”
Oplosbare hechting
“Wat we straks bij mensen met artrose willen inbrengen, is een implantaat gemaakt van stamcellen in een hydrogel, verstevigd met ultradunne vezels van afbreekbaar plastic. Zodra dit implantaat in het lichaam zit, ontwikkelen de stamcellen zich tot kraakbeencellen; tegelijkertijd creëren zij een stevige structuur die de kunstmatige vezels vervangt. De plastic vezels maken dus plaats voor kraakbeencellen. Vergelijk het met een oplosbare hechting.”
Zo’n implantaat wordt gemaakt op een 3D-printer: laagje voor laagje wordt hier de prothese opgebouwd met een ‘inkt’ die bestaat uit stamcellen, hydrogel op basis van gelatine, en de kunstmatige vezels. Qua vorm wordt de prothese toegesneden op de specifieke vormen van de patiënt.
Lees het hele artikel in ReumaMagazine 4-2023.
