Het zal je gebeuren: ben je lekker een potje aan het voetballen, trapt die tegenstander met zijn noppen vol op je scheenbeen. Krak. Een dikke scheur in het bot. Om zo’n lelijke breuk in een bot dat het lichaamsgewicht draagt, zoals het dij- of scheenbeen, te genezen is meestal een transplantatie nodig van bot dat ergens anders uit je lijf wordt weggehaald.
Op dit moment is zo’n bottransplantatie de gouden standaard om grote botbreuken – groter dan één centimeter – te helen. Maar een pretje is dat niet. Het kost twee operaties, en geeft dus twee wonden.
Dat betekent meer pijn voor de patiënt plus een langere genezingstijd. Bovendien is het altijd maar afwachten of het getransplanteerde stukje bot wel helemaal één wordt met het gebroken bot.
Met het oog op betere behandeling zijn wetenschappers bezig met de uitdaging het bot zichzelf te laten repareren. Australische wetenschappers van Queensland University of Technology en hun Duitse collega’s hebben nu een sprong voorwaarts gemaakt. Deze week schrijven zij in het wetenschappelijke tijdschrift Science Translational Medicine over hun succes met het transplanteren van kunstmatige stukjes bot die de zelfheling stimuleren .
Schapen
De onderzoekers namen schapen als proefkonijn en haalden bij alle dieren onder verdoving een stuk bot weg van drie centimeter lang. Ze verdeelden de schapen in groepen.
Eén groep kreeg na het aanbrengen van de breuk een gewone bottransplantatie met een stukje bot uit hun heup. De andere groep kreeg een kunstmatig stukje bot, bestaande uit een hol plastic buisje van twee centimeter doorsnede.
Binnen deze tweede groep verschilde de opvulling van het holle buisje. In een deel van de buisjes stopten de onderzoekers stamcellen uit het ruggenmerg van de schapen, die zichzelf tot botcel kunnen omvormen. In de andere buisjes zaten eiwitten waarvan bekend is dat ze heling van bot stimuleren. Ze trekken lichaamseigen stamcellen aan, die vervolgens in bot kunnen veranderen.
Het idee achter een plastic is dat het dient als bouwsteiger: het is een tijdelijke constructie die het gebouw, in dit geval het bot, ondersteunt tijdens reparatie op plekken waar je normaal niet bij komt. Tijdelijk, omdat het biologisch afbreekbare plastic buisje na een paar jaar uit het lichaam is verdwenen.
Stamcel legt het af
Na drie maanden keken de onderzoekers met röntgenstraling hoe het stond met de genezing van de schapenbotten. Wat bleek? In alle dieren die het plastic buisje gevuld met eiwit kregen was het gat gedicht. Dat was ook het geval voor schapen die een gewone bottransplantatie hadden gehad. Maar van de schapen die een transplantatie met het plastic buisje met stamcellen ondergingen was in minder dan 38 procent van de dieren het gat gedicht.
Na twaalf maanden moesten de schapen eraan geloven. Ze werden gedood en de Australiërs haalden de scheenbenen eruit. Ze testten de sterkte door het bot te draaien en te meten bij welk krachtmoment er scheurtjes ontstaan. Opmerkelijk was dat de botten die hersteld waren via het plastic buisje met eiwitten het taaist waren en minst snel braken. En ook onder de microscoop kamen deze botten als beste uit de bus: ze hadden bijvoorbeeld de hoogste dichtheid mineralen.
Waarom deed de methode met stamcellen het zo slecht? De onderzoekers denken dat het ligt aan het aantal stamcellen dat ze gebruikten, de tijd van transplantatie en de dood van grote aantallen cellen na de transplantatie. Een eiwit dat lichaamseigen stamcellen aantrekt werkt blijkbaar beter. Maar over de optimale dosis eiwit is nog niks bekend. Dat moet eerst onderzocht worden wil die methode in mensen gebruikt gaan worden.
Bron:
Johannes C. Reichert e.a., A tissue engineering solution for segmental defect regeneration in load-bearing long bones, Science Translational Medicine (4 juli 2012, online)