De weefselprinter in actie

Amerikaanse onderzoekers schijnen er in geslaagd te zijn met behulp van een 3d-printer een afbreekbare kunststof en in hydrogel levende cellen, weefselstructuren te ‘drukken’. Het onderzoek is gefinancierd door het Amerikaanse leger. Bloedvaten en zenuwbanen zouden na implantatie in proefdieren in de in de gedrukte weefselstructuur zijn ontstaan, terwijl de polymeer, die dient als ‘geraamte’, langzaam wordt afgebroken. Deze ‘onderdelen’ zouden de juiste sterkte en functie hebben voor toepassing bij mensen.

“Deze nieuwe weefsel- en orgaanprinter is een belangrijke stap vooruit in de vervanging van weefsel voor patienten”, zegt Anthony Atala, directeur van het Wake Forest- instituut voor regeneratieve geneeskunde en leider van het onderzoek. “Die kan stabiele weefsels voor mensen in elke gewenste vorm maken. Als die nog verder ontwikkeld wordt dan zou met deze technologie ook levende weefsel- en orgaanstructuren gemaakt kunnen worden voor implantatie.” De onderzoekers denken in eerste instantie dan aan spieren, kraakbeen en botten, maar uiteindelijk is het printen van vervangende organen toch het doel.

Weefseltechniek is een tak van de wetenschap die mikt op het maken van weefsel en organen voor transplantatiedoeleinden. Die opent in principe de mogelijkheid dat een patiënt een orgaan of weefsel krijgt met lichaamseigen cellen zodat er na transplantatie geen verstotingsverschijnselen zullen optreden (met de onderdrukking van het afweersysteem als ‘remedie’).  De precisie van de huidige 3d-printers zit wel snor, maar met de gebruikte methodes als extrusie of spuiten vallen geen menselijke weefsels te maken. De onderzoekers van het instituut zijn tien jaar bezig geweest met de ontwikkeling van de geïntegreerde weefsel- en orgaanprinter (in Engels afko: ITOP). Die printer deponeert zowel de afbreekbare kunststof, bedoeld als geraamte voor het ter drukken weefsel/orgaan, en de hydrogel die de levende cellen bevat die moeten uitgroeien tot een weefsel of orgaan.

Het printen van weefsel en organen klinkt simpel, maar is vreselijk lastig. Een weefsel bestaat uit verschillende celtypen. Die moeten op de juiste plaats samengroeien en bovendien moet dat weefsel of orgaan nog doorbloed en doorzenuwd worden. Om niet doorbloed weefsel in leven te houden, mogen de stukjes weefsel niet groter zijn dan 0,3 mm, zo was gebleken uit vroeger onderzoek. In deze studie maakte de printer levend oortje van zo’n 4 cm en na implantatie onder de huid bij muizen werden er in dat weefsel bloedvaten gevormd en ook de aanzet gegeven voor zenuwbanen. Atala: “De bioinkt in combinatie met de mikrokanaaltjes bleken de juiste omgeving om de cellen in leven te houden en om de cel- en weefselgroei te ondersteunen.” ITOP is in staat gegevens van scans van patiënten te ‘vertalen’ naar de eigenschappen waaraan het weefsel moet voldoen om ‘des patiënts’ te zijn. Zo wordt een gedrukt en aangenaaid oor een kopie van zijn voorganger.
Uitgaande van menselijke stamcellen werd een stuk bot voor menselijk gebruik geprint. Het, levende, stuk bot had de afmeting en vorm om een stuk bot in de menselijke schedel te vervangen. Die stukken bot werd geïmplanteerd bij ratten. Na vijf maanden hadden zich in dat gedrukte bot bloedvaten ontwikkeld. Voorlopig zijn de onderzoekers overigens nog wel aan het experimenteren, dus denk niet dat je binnenkort in Amerika een reservehart kunt bestellen.

Bron: Science Daily