Bot of kraakbeen maken van bouwblokken

Celbioloog Clemens van Blitterswijk promoveerde in de jaren tachtig van de vorige eeuw op de ontwikkeling van keramische gehoorbeentjes. Inmiddels is hij hoogleraar Regeneratieve Geneeskunde aan de Universiteit Maastricht. In de afgelopen dertig jaar heeft hij een hoop onderzoek gedaan op het gebied van weefselregeneratie: het maken van natuurlijke weefsels om kapotte onderdelen in het lichaam te kunnen vervangen.

“Binnen mijn onderzoeksgroep is nu het kleinste gehoorbeentje, de stijgbeugel, gemaakt van kraakbeen”, vertelt van Blitterswijk enthousiast. “In het oor is zo’n gehoorbeentje van bot gemaakt; dat kunnen we helaas nog niet. Maar ik zie dit wel als een proof of concept. We kunnen op een makkelijke manier een grote hoeveelheid gehoorbeentjes maken en dat zal weinig kosten. Want dat is wel één van de uitdagingen van de regeneratieve geneeskunde: we kunnen van alles maken, maar als het onbetaalbaar is heeft natuurlijk niemand daar iets aan.”

De structuren op de chip zijn combinaties van drie basisvormen: een cirkel, een rechthoek en een driehoek. De Topochip bevat ruim tweeduizend structuren, maar er zijn in totaal 158 miljoen combinaties mogelijk. Al die combinaties zijn opgeslagen in een bibliotheek. Stel dat structuren met een cirkel heel geschikt zijn om stamcellen te laten omvormen tot botcellen. Dan kunnen de onderzoekers een nieuwe chip maken met allerlei verwante cirkelstructuren om te achterhalen welk oppervlak het beste stimuleert.

Bouwblokken

Richtte de Topochip zich nog op individuele cellen, inmiddels heeft van Blitterswijk ook een systeem ontwikkeld om miniorgaantjes te kunnen kweken op verschillende structuren. “In het laboratorium wordt veel gebruik gemaakt van 96-wells platen”, vertelt hij. “Daarmee kun 96 condities in één keer testen. Wat wij gedaan hebben, is de bodem van elk van die vakjes bedekken met 580 kleine micro-kweekbakjes. Op een hele plaat kun je dan 50.000 micro-orgaantjes kweken.”

Boven op de microkweekbakjes bevindt zich een laagje gel waar stamcellen op gezaaid worden. Van Blitterswijk: “Op die gel kunnen de cellen niet hechten, dus zakken ze door de gel naar beneden, in het kweekbakje. Daar gaan de cellen samenklonteren en vormen ze uiteindelijk een bolletje dat ongeveer een tiende millimeter groot is. Die bolletjes kunnen we oogsten en bij elkaar brengen in een grotere mal. Wat je dan krijgt is een puzzelstuk van ongeveer één millimeter groot. Zo’n puzzelstuk kan gebruikt worden als bouwblok, op weg naar weefselvervanging.”