Kraakbeen op bot. De rode stippen zijn de celkernen. De blauwe vlekken bestaan uit proteoglycaan; wateraantrekkende eiwitten die als ‘schokdempers’ fungeren in het kraakbeen.(foto: Sarindr Bhumiratana//Columbia-universiteit)
Kraakbeen is, weefseltechnisch gezien, een simpel materiaal. Het bestaat uit één type cel, heeft geen bloedvaten of zenuwbanen. Het leek dus het ideale biomateriaal om in het lab te maken. Dat bleek toch lastiger dan gedacht. Nu schijnt dat onderzoekers rond Gordana Vunjak-Novakovic van de Columbia-universiteit er toch in geslaagd te zijn uit menselijke stamcellen ‘authentiek’ kraakbeen te maken.
“We zijn er in geslaagd voor het eerst volledig functioneel menselijk kraakbeen te maken uit mesenchymatische stamcellen (een fase verder dan embryonale stamcellen; as) door in het lab de embryonale ontwikkeling na te bootsen”, zegt Vunjak-Novakovic, Volgens de onderzoekster is het gekweekte kraakbeen ook echt als reparatiemateriaal te gebruiken.
Meer dan twinting jaar zijn onderzoekers aan het puzzelen geweest hoe ze dit ‘simpele’ biomateriaal konden maken: één type cel en geen bloedvaten of zenuwen. Bij dieren lukte het nog wel om kraakbeen te maken, maar bij menselijke cellen ging het steeds mis, uitgaande van beenmerg- of vetstamcellen. Vunjak-Novakovic en haar medewerkers slaagden er wel in kraakbeen met de juiste structuur en sterkte te maken.
In vorige pogingen werden de stamcellen vaak, bij wijze van mal, in een hydrogel geplaatst waaraan voedingstoffen en groeifactoren werden toegevoegd en waar soms krachten op werd uitgeoefend voor de sterkte. Dat leverde slap kraakbeen op. De onderzoekers van de Columbia-universiteit pakten het anders aan. Zou het, vroegen ze zich af, helpen als we een methode gebruikten die meer op de normale ontwikkeling van kraakbeen lijkt?
De verandering was het gebruik van die mesenchymatische stamcellen. Die ondergaan, net als bij de groei van de embryo, een verdichtingsfase voordat er kraakbeen ontstaat. Die verdichtingsstap (het persberict vertelt me niet hoe ze die bewerkstelligden) leverde de onderzoekers het bijna-echte kraakbeen op. De smerende eigenschappen en de samendrukbaarheid van het gekweekte materiaal, de belangrijkste eigenschappen van kraakbeen, waren nagenoeg gelijk aan die van natuurlijk kraakbeen. Vunjak-Novakovic: “Onze hele benadering als weefseltechnici is biomimetisch, hetgeen betekent dat onze ontwerpregels worden bepaald door biologische principes. Deze benadering heeft voor verschillende synthetische weefsels gewerkt, van bot- tot hartweefsel. Toch waren we verrast dat ons kraakbeen, door nabootsing van het biologische proces, net zo sterk was als normaal menselijk kraakbeen.” De onderzoekers gaan nu uitzoeken hoe het synthetisch gemaakte kraakbeen zich in de echte praktijk gedraagt.
Bron: Eurekalert