Een groep bio-ingenieurs uit Tel Aviv heeft een ruggengraatimplantaat ontwikkeld dat verlamde patiënten mogelijk kan genezen.

Naar schatting lijden er tussen de 12 en 15 duizend Nederlanders aan een dwarslaesie. Door ziekte of ongevallen hebben ze letsel aan het ruggenmerg opgelopen. Verwonding van dit levensbelangrijke zenuwnetwerk kan spieren lamleggen, een verlies van gevoel veroorzaken en organen beschadigen. Ruggenmergletsel is vrijwel niet te genezen. Maar onderzoekers van de Universiteit van Tel Aviv doen een poging, schrijven ze in het wetenschappelijke blad Advanced Science.

Lees ook:

• Deze sensor groeit aan je bot
• Nieuw CRISPR-Cas-systeem knipt RNA
• Botbreuk herstelt sneller met stamcelpleister

Geen genezing

De Israëlische onderzoekers zijn niet de eersten die naar een oplossing voor ruggenmergletsel zoeken. In voorgaande studies transplanteerden wetenschappers verschillende soorten cellen op de beschadiging in de hoop dat ze de functies van het ruggenmerg zouden overnemen.

Deze behandelingen mislukten echter vaak omdat het immuunsysteem de vreemde cellen aanviel. En als het lichaam de cellen al accepteerde, vormden ze geen werkend zenuwnetwerk. De cellen gaven dan geen belangrijke informatie door van de hersenen naar de rest van het lichaam.

Embryonale stamcellen

Het Israëlische team omzeilt deze problemen met een innovatieve stamceltheorie. Er zijn verschillende soorten stamcellen. Volwassen stamcellen hebben al een vaste functie in hun DNA geprogrammeerd. Zo zijn sommige stamcellen bestemd voor je huid en je vet, andere voor de hersenen, en weer andere voor je zenuwnetwerk. Embryonale stamcellen, daarentegen, kunnen nog uitgroeien tot elk soort cel in het lichaam. Een nadeel is dat – zoals de naam doet vermoeden – deze cellen alleen in embryo’s voorkomen.

De onderzoekers stellen voor om een stukje vetweefsel van een mens te nemen. Uit dit weefsel halen ze volwassen stamcellen. Deze worden eerst ‘gedeprogrammeerd’: de biologen maken van het weefsel zogeheten iPS-stamcellen. Hun functie als vetcellen wordt verwijderd uit het DNA. Volgens PhD studente bij Leiden University Medical Centre Ouafa Dahri lijken deze cellen op embryonale cellen: ze hebben nog de potentie uit te groeien tot ieder soort cel in het lichaam.

In deze beginstaat hebben de cellen nog geen definitieve taak en kunnen de onderzoekers de blanco cellen omzetten tot specifieke cellen voor het zenuwnetwerk. Maar Dahri wijst ook op een belangrijk verschil tussen embryonale en iPS cellen: “Anders dan bij embryonale cellen, kunnen iPS cellen gemaakt worden van cellen van de patiënt zelf. Daardoor zijn ze genetisch identiek aan de patiënt en kunnen ze zonder gevaar voor afstoting worden getransplanteerd.”

Hydrogel

Nadat de stamcellen zijn verwijderd, blijft er extracellulair materiaal over – vloeistof dat cellen aan elkaar verbindt en het weefsel versterkt. Van de overgebleven vloeistof maakt het team een zogeheten hydrogel. Deze gel bootst de driedimensionale omgeving van het lichaam na. De wetenschappers stoppen de cellen met hun pas verkregen functie in de hydrogel, waar ze uitgroeien tot een klein maar werkzaam zenuwnetwerk van ongeveer 50 micrometer, de dikte van een haar.

Zowel de hydrogel als de stamcellen zijn afkomstig van de patiënt, dus het afstotingsgevaar is minimaal. Bovendien groeien de cellen vóór de transplantatie uit tot een functionerend netwerkje, zodat het implantaat de belangrijke functies in het zenuwstelsel ook echt overneemt.

Met spek vangt men muizen

En de theorie hebben de onderzoekers met succes getest. Althans, op muizen. De microbiologen onderzochten twee groepen van de knaagdiertjes: de ene groep was recentelijk verlamd en de rest een jaar. Bij elke muis werd een menselijk implantaat operatief ingebracht in het aangetaste stuk merg – en verrassend genoeg stootte het muizenlichaam het niet af. Volgens Dahri zijn de diertjes namelijk genetisch aangepast, zodat hun immuunsysteem getransplanteerde menselijke cellen accepteert. Dat is mooi, want de wetenschappers wilden vooral testen of het pre-gegroeide implantaat wel functioneel was. Dankzij voorgaand onderzoek wist het team bijvoorbeeld al dat stamcellen en hydrogel uit het eigen buikvet niet worden afgestoten door een menselijk lichaam.

Drie maanden na de operatie konden alle muizen met acute verlamming weer lopen. Van de dieren met chronische verlamming kon 80 procent na de behandeling lopen. Dat zijn voorspoedige resultaten, zeker als je bedenkt dat de stamcellen in dit eerste onderzoek niet eens van de muizen zelf komen. Maar Dahri werpt een nuchtere blik op het onderzoek: “De studie is veelbelovend, maar een eerste stap. Er zijn nog veel issues die moeten worden opgelost voordat een dergelijke methode ook klinisch relevant zou zijn. Littekenvorming op de plaats van de ruggenmergbeschadiging is een groot probleem wat bij mensen een goed herstel in de weg staat. En de lange termijn veiligheid van de methode is in deze studie niet getest.”

Bronnen: Advanced Science, Jerusalem Post, EurekAlert, Advanced Materials

Beeld: Pixabay

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!