Matrix blijkt geheim om ledematen te laten groeien

Share Button

Tussen de cellen van het menselijk lichaam bevindt zich een uit eiwitten bestaande substantie. Tot nu toe werd gedacht dat deze ‘matrix’ dood was en alleen hielp om voor structuur te zorgen. Niets blijkt minder waar, leert onderzoek. Kunnen we nu een compleet lichaam uit stamcellen kweken? Of, wat minder ambitieus maar zeker niet minder nuttig, versleten organen vervangen door gekweekte organen met ons eigen DNA, maar dan verjongd, bijvoorbeeld met lange telomeren?

De eerste gekweekte nier ooit, van een rat.

De eerste gekweekte nier ooit, van een rat.

Onderzoekster geneest haarzelf van MRSA infectie
Elisabeth Loboa had een probleem. Ze had een hardnekkige zweer bij haar knie, gevormd door de hardnekkige en ultraresistente ‘superbug’ MRSA. In plaats van te genezen, breidde de zweer zich onstuitbaar uit, wat voor antibiotica ook werden geprobeerd. Ten einde raad greep de behandelend arts naar echt akelige typen antibiotica, die vanwege hun ernstige bijwerkingen alleen als uiterste redmiddel worden gegeven. Elizabeth nam een radicaal besluit. Ze was namelijk niet zomaar een patiënt, maar deed onderzoek naar bio-afbreekbaar bindmiddel, Zou haar eigen onderzoek haar knie kunnen redden? In haar lab aan  de North Carolina State University in Raleigh, VS, werkt ze aan een speciaal type superverband dat wonden snel laat genezen, zonder littekens of standaard antibiotica.

Loboa’s superpleister bestaat uit een bij 3D print hobbyisten welbekend goedje: PLA, polymelkzuur. Dit in de vorm van poreuze vezels, waarbij in  holtes het bacteriedodende middelen Silvadur (waaruit langzaam zilverionen vrijkomen) en ontstekingsremmers werden verwerkt. Hiermee maakte ze een kunstmatige matrix, die in tegenstelling tot de natuurlijke matrix in menselijk weefsel, wél bacteriedodend werkt. Het materiaal werkt in twee fases. De direct vrijkomende zilverionen doden de meeste bacteriën, waarna de langzaam vrijkomende tweede dosis de overlevenden uitschakelt. BIj haar proefdieren, varkens, werkte dit wonderwel. Vandaar dat Loboa de antibiotica liet liggen en de proef op de som nam bij zichzelf. En inderdaad: ook bij haar bleken de wonden in drie dagen verdwenen. Er ontstond een donker litteken dat langzaam wegtrok, toen het plastic oploste en haar lichaam de matrix koloniseerde.

Zelf organen bouwen
Er is een structureel tekort aan donororganen, Transplantatie van een donororgaan van een ander mens  brengt ons immuunsysteem ook volkomen op hol. Dit moet met zware medicijnen  weer moet worden onderdrukt – wat ook meteen de verdediging van het lichaam uitschakelt. Als we in staat zouden zijn om zelf donororganen te kweken, zou dit probleem verdwijnen. Het systeem blijkt te werken. Steeds meer organen worden nu gedupliceerd. Op de groeiende lijst staan eind 2014 onder meer (delen van) organen als nier, blaas, lever, pancreas, bloedvaten en hart.

De matrix blijkt hierbij een essentiële rol te spelen. Niet alleen geeft de matrix structuur, maar bevat ook eiwitten die de juiste soort cellen ‘lokken’. Zijn de cellen eenmaal op de juiste plaats aangekomen, dan kunnen de cellen in spiercellen, vetcellen of beencellen laten veranderen, afhankelijk van de trekkracht waaronder ze staan. Veel trekkracht betekent spiercellen, weinig: vetcellen. Dit effect, dat maakt dat je spieren groeien als je ze veel oefent en in blubber veranderen als je dat niet doet, is in het lab na te bootsen.  Tot slot bevat de matrix groeifactoren, die groeiende bloedvaten “aantrekken”.  Harald Ott van Massachusetts General Hospital in Boston kweekte de eerste kunstmatige nier (voor een rat) die ook echt functioneerde. Hij gebruikte hiervoor een “gestripte” rattenniermatrix en slechts twee soorten stamcellen: bloedachtige stamcellen en proto-endotheelcellen. Toch  vormden alle benodigde cellen voor het complexe nierweefsel zich waar ze dat hoorden te doen.[2]

Nieuwe spier uit gestripte varkensblaas
Deze techniek hielp ook zes verlamde Afghanistan-veteranen om weer te lopen. Littekenweefsel voorkomt dat spieren weer mooi teruggroeien. Spieren in het niets laten groeien werkt ook niet, want er is geen structuur die de spierstamcellen in de juiste richting trekt. Een onderzoeksteam onder leiding van Badylak begon met alle littekenweefsel te verwijderen. Vervolgens bracht Badylak een strook gestripte varkensblaas aan. Hij bracht deze onder spanning, zodat het lichaam het signaal kreeg dat hier spierweefsel moest komen, geen vet. De resultaten waren verblufffend. Na zes maanden revalidatie was de varkensmatrix gheel vervangen door een menselijek spiermatrix-met bijbehorende spieren. Het gevolg: de vrijwilliger Ron Strang, die zich eerst met een rolstoel moest voortbewegen, kan nu weer fietsen, rugby spelen en basketballen.[3]

Hoe kunnen we zelf een kunstmatige matrix bouwen?
De structuur van een matrix bouwen is vrij eenvoudig. Natuurlijke matrices bevatten echter de nodige eiwitten en groeistoffen die helpen om elke cel op de juiste plaats te krijgen. Dit verwezenlijken vereist bio-3D printers die zeer nauwkeurig kunnen werken, tot op cellulaire schaal, enkele tientallen micrometers. Een pittige technische uitdaging en de reden dat onderzoekers in het veld zeker nog tien jaar na nu (2014) rekenen, voordat de eerste echte complexe kunstorganen worden geïmplanteerd. Eenvoudige organen, zoals spieren, beenderen en bepaalde weefsels, zullen binnen enkele jaren echter geen punt meer zijn. Mogelijk geldt dit dan ook voor nieren.

Bronnen
1. Elizabeth G. Loboa, Mahsa Mohiti-Aslib en Behnam Pourdeyhimia, Novel, silver-ion-releasing nanofibrous scaffolds exhibit excellent antibacterial efficacy without the use of silver nanoparticles, Acta Biomater. 2014 May;10(5):2096-104. doi: 10.1016/j.actbio.2013.12.to
2. Lab-grown kidneys transplanted into rats, Nature Magazine, 2013
3. B.M. Sicari et al., “An acellular biologic scaffold promotes skeletal muscle formation in mice and humans with volumetric muscle loss,” Science Translational Medicine, doi:10.1126/scitranslmed.3008085, 2014
4. The matrix: the secret to superhealing regeneration, 2013

Share Button

Germen

Hoofdredacteur en analist (Visionair.nl) Expertise: biologische productiesystemen (master), natuurkunde (gedeeltelijek bachelor), informatica

Dit vind je misschien ook interessant:

3 reacties

  1. Bemoeier schreef:

    Honing schijnt ook te helpen tegen MRSA, dat heb ik op Nujij gelezen.

    • antares schreef:

      Je moet er dan wel bijschrijven dat die honing vers van de raat moet komen. Honing in potten bevat geen levende enzymen meer, dit in tegenstelling tot de honing die de bij vers aan de raat afgeeft. Direct kopen bij de imker dus en zo snel mogelijk nuttigen.

  2. Bemoeier schreef:

    Het gaat om de melkzuurbacterieën in de honing, en die zijn allang dood in de potten idd.

Geef een reactie

Advertisment ad adsense adlogger