Naar de content

Hoe maak je een bloedvat?

Betere doorbloeding is een grote stap in tissue engineering

Een probleem dat komt kijken bij tissue engineering is de doorbloeding. Want transplanteer je een gekweekt stukje weefsel van bijvoorbeeld botcellen, dan moet daar wel voldoende zuurstof bij kunnen komen. Maar bloedvaten groeien niet vanzelf.

27 februari 2016

Binnen de regeneratieve geneeskunde zijn onderzoekers er al in geslaagd om veel verschillende weefsels te kweken. Bij tissue engineering worden dan vaak cellen in zogenaamde scaffolds (steigers) geplaatst om vervolgens getransplanteerd te kunnen worden. Maar of het nu om een graft (gekweekt weefsel) van stukjes bot, eilandjes van Langerhans of levercellen gaat: de doorbloeding ervan is een hindernis.

“Cellen in een scaffold krijgen geen bloed aangevoerd. Dat betekent dat ze dus ook een tekort aan zuurstof krijgen: dat noemen we hypoxie”, zegt Victor van Hinsbergh, hoogleraar Cellulaire pathofysiologie van de vaatwand aan het VUmc. “Vaak overleven daardoor alleen cellen aan de rand van zo’n graft.”

Mooie buisjes vormen

De oplossing: zorg dat er wél bloedvaten groeien in de stukjes weefsel. Dat moet gecontroleerd, zegt Hinsbergh, want als de vascularisatie niet goed is kan de graft niet succesvol zijn, en als er teveel groeit kan het uit de hand lopen en zorgen voor bloedingen of littekenweefsel.

Hoe pak je dat aan? Binnen onderzoeksconsortium NIRM, dat zich bezighoudt met regeneratieve geneeskunde, heeft Van Hinsbergh gebruikt gemaakt van zijn expertise met endotheelcellen om de groei van bloedvaten te onderzoeken. Endotheelcellen bekleden de binnenkant van bloedvaten. Als je kunt zorgen dat je van die cellen mooie buisjes kunt vormen, ben je een eind op weg.

Vloerkleed voor cellen

Het onderzoek van de onderzoeksgroep volgde verschillende routes. Allereerst de genetische kant: wat zorgt er in een gezond systeem voor dat bloedvaten gaan groeien? Hypoxie kan daar een goede stimulans voor zijn, maar juist bij een weefsel met chronische hypoxie blijkt dat niet meer te werken. Bij kanker komt er vaak juist een wildgroei aan bloedvaten. Als je weet welke genen voor die reacties verantwoordelijk zijn, kun je die dus ook aan- of uitzetten.

Daarnaast keken de onderzoekers naar bloedcellen die endotheelcellen maken, de endothelial colony forming cells (ECFC’s). Die kun je in twee weken kweken, waarna ze snel bloedvaten kunnen maken. Bekend is welke factoren de cellen helpen te groeien of ze juist afremmen. De eenmaal opgekweekte cellen kun je inspuiten in het weefsel, waardoor ze zelf bloedvaten gaan vormen.

Maar het mooiste is als je zelf buisjes kunt creëren in biologische materialen. Dat kan met behulp van een gel, een soort ‘stempel’ waarin je zelf het optimale patroon kunt bepalen waarin de buisjes moeten gaan groeien, om ze zo stabiel mogelijk te maken. “Het idee is dat er een soort ‘vloerkleed’ komt te liggen, waarop de endotheelcellen zich kunnen hechten. Het laagje van vaatstructuur dat je dan krijgt, kun je gebruiken om een graft te bekleden”, zegt Van Hinsbergh.

Met endotheel beklede buisstructuren in een collageenmatrix. Celkernen in blauw, het cytoskelet in rood.

 Victor van Hinsbergh VUmc

Bloedvaten verwijden

Technisch werkt het. Het probleem is alleen: hoe forceer je dat echte bloedvaten snel contact maken met de gekweekte bloedvaten? “Dat gaat nog niet naar tevredenheid”, zegt Van Hinsbergh. De onderzoekers weten al welke eiwitten daarbij betrokken zijn, maar het proces moet nog versneld kunnen worden om te zorgen dat de graft kan overleven. “Zeker voor grotere grafts moeten we nog een extra slag maken.”

Een tweede probleem is dat je ook iets moet doen aan de toevoer van bloed, als er nieuwe vaten bijkomen. Er moet immers meer bloed beschikbaar zijn om ook de nieuwe bloedvaten te voorzien. De arteriën moeten daarom iets verwijden. Het lichaam kan dat soms zelf, maar bij sommige patiëntgroepen werkt dat niet goed. Met genetische analyses vonden wetenschappers eerder factoren die deze functie van het lichaam beïnvloeden. Het nu lopend onderzoek laat zien dat met bepaalde antilichamen die weer kan worden hersteld, zodat vaten vanzelf verwijden.

Zijweggetje

Het is nog finetunen voor de techniek optimaal is. Bij muizen blijken gekweekte buisjes al goed aan te slaan. Maar Van Hinsbergh is nog niet tevreden: “Het zijn er nog te weinig. We moeten leren hoe we een behoorlijke hoeveelheid vaten kunnen maken, zonder dat het een bloody mess wordt.” Want instabiele bloedvaten en vertakkingen kunnen leiden tot lekkage.

Detail van een gekweekte ‘microbloedvaatje’. Boven de microscoopopname, onder met de blauw aangekleurde endotheelcellen. Linksonder zien we de onderkant van het bloedvaatje, rechtsonder de dwarsdoorsnede.

 Victor van Hinsbergh VUmc

Intussen levert het onderzoek naar de kweek van bloedvaten alvast een mooi zijweggetje op. Nu de onderzoekers zoveel weten van endotheelcellen en de genetische eigenschappen daarvan, kan die kennis in de kliniek toegepast worden. “Bij sommige patiënten gaan kleine bloedvaten snel achteruit in pathologie. Wat we nu weten over de factoren die bloedvaten helpen groeien, kunnen we voor hen inzetten”, zegt van Hinsbergh. Bovendien kan een klein beetje endotheel van een patiënt helpen om de juiste behandelmethode te kiezen.

ReactiesReageer