Jos Malda, ERC Consolidator Grant

Regeneratie is een nieuwe vorm van geneeskunde
Jos Malda, Universiteit Utrecht
Jos Malda

3D Implantaten zetten beschadigd kraakbeen aan tot hergroei

Bioprocestechnoloog Jos Malda is zojuist verhuisd met de 'Utrecht Biofabrication Facility' naar het nieuwe 'Regenerative Medicine Center Utrecht'. De Universiteit Utrecht en het Universitair Medisch Centrum Utrecht investeren gezamenlijk in de ontwikkeling van nieuwe regenerative technieken. Sinds begin 2015 geeft Malda leiding aan de onderzoeksgroep van de afdeling Orthopaedie, die zijn intrek neemt in het nieuwe centrum. Zijn zojuist toegekende ERC Consolidator Grant valt daar in vruchtbare aarde. Malda ontwikkelt driedimensionale prints van gel, vezels en levende (stam)cellen, die als implantaat dienen bij gewrichtsschade. Het uiteindelijke doel is om kraakbeencellen ter plekke aan te zetten tot hergroei. Een techniek die in de toekomst mogelijk de huidige knie- en heupoperaties kan vervangen. In de door Malda ontwikkelde bioreactoren testen de onderzoekers de komende jaren verschillende materialen en onderzoeken ze hoe de cellen reageren.

Regeneratieve geneeskunde

Gezeten tussen de verhuisdozen toont Malda een nagemaakt kniebot en een bijbehorend stukje kunststof dat precies past op de plek waar het bot is beschadigd. "We kunnen aan de hand van MRI-scans 3D-prints maken van het aangetaste deel van het gewricht, zodat artsen de schade op maat kunnen repareren." De prints moeten aan veel eisen voldoen. "Het lastige is dat er veel kracht op gewrichten staat. Het materiaal moet dus sterk genoeg zijn." Maar het gaat verder. Malda ontwikkelt met zijn multidisciplinaire onderzoeksteam de komende jaren  implantaten die bestaan uit deels levende (stam)cellen. Deze cellen zetten het kraakbeen ter plekke aan tot het maken van nieuw kraakbeenachtig weefsel; met andere woorden: een regeneratief proces in plaats van een reparatie. De techniek kent echter nog vele uitdagingen. "We testen verschillende materialen en onderzoeken de optimale interne opbouw van de constructen die we willen implanteren. De geprinte 3D-plugjes bestaan uit laagjes hydrogel, levende cellen en biologisch afbreekbare plastic vezels. Op termijn willen we zelfs de eigen cellen van de patiënt gebruiken."
Malda ontwikkelde bioreactoren die de onderzoekers in staat stellen deze techniek in een meer natuurlijke omgeving te testen. "Op dit moment zijn de plugjes en de bioreactoren nog klein, maar ik probeer de stap te maken naar groter. Uiteindelijk willen we grotere implantaten testen die een groter deel van het aangetaste weefsel kunnen laten hergroeien."

Humane en diergeneeskunde

Om succesvolle regeneratie van weefsels mogelijk te maken, moeten de implantaten aan een aantal specifieke eisen voldoen. "Het meest lastige is om het implantaat zo te construeren dat het langzaam afbreekt om ruimte te geven aan de aangroei van nieuwe kraakbeencellen. De afname moet gelijke tred houden met de aangroei. De hydrogel breekt daarbij het eerst af en de vezels pas later. Zo behoudt het weefsel zijn stijfheid." Malda is zowel verbonden aan de faculteit Geneeskunde- als aan de faculteit Diergeneeskunde. "Beide vakgebieden kunnen leren van elkaar. Zo wordt veel geïnvesteerd in het herstel van kraakbeengewrichten van paarden en dat leert ons meer over het regeneratieve gedrag van cellen in het algemeen. Die kennis is ook van belang voor humane geneeskunde."

Heup- en knieoperaties

De impact van 3D regeneratieve technieken is enorm. De huidige kunstheupen bijvoorbeeld, moeten na tien tot vijftien jaar vervangen worden. Veel ouderen die toe zijn aan een heup- of knieoperatie, stellen de operatie daarom zo lang mogelijk uit, zelfs als ze pijn hebben. "Regeneratie is een nieuwe vorm van geneeskunde", vertelt Malda enthousiast. "Met onze techniek kunnen we eerder ingrijpen, al bij het ontstaan van schade aan het kraakbeen. Onze implantaten verdwijnen in de loop van de tijd en worden vervangen door het opnieuw aangegroeide weefsel." In de toekomst blijft het mogelijk niet bij knie en heupgewrichten, de techniek kan ook toepasbaar zijn op andere lichaamsdelen. "Als we in staat zijn ter plekke cellen te stimuleren tot herstel, dan kunnen we dat misschien ook toepassen op andere lichaamsdelen. In de plastische chirurgie bijvoorbeeld."

tekst: Youetta Visser