Hartkleppen uit vruchtwater

Bijna 1 procent van alle baby’s heeft een ernstige hartafwijking; bij ongeveer een derde daarvan is dat te wijten aan een slecht functionerende hartklep. De beste remedie is dan om direct na de geboorte de falende hartklep te vervangen. Nieuwe, kunstmatige hartkleppen groeien echter niet met het kindje mee en daarom moeten hartchirurgen tijdens een aantal volgende operaties herhaaldelijk grotere kleppen aanbrengen. Dit brengt veel risico’s met zich mee en bijna vijf procent van de jonge patiëntjes overleeft uiteindelijk niet.

Een manier om de extra operaties overbodig te maken is om de vervangende hartkleppen met behulp van weefseltechnologie ( tissue engineering) uit lichaamseigen cellen op te bouwen. Bij weefseltechnologie wordt bij de patiënt met een kleine ingreep celmateriaal afgenomen, dat men vervolgens in het laboratorium gecontroleerd laat uitgroeien tot het gewenste weefsel. Het voordeel van deze methode is niet alleen dat nieuwe hartkleppen biologisch gezien veel beter bij het falende hart aansluiten, maar ook dat ze met het lichaam kunnen meegroeien.

Weefselonderzoekers zijn al in een redelijk vergevorderd stadium bij de kweek van goed functionerende hartkleppen uitgaand van cellen uit een klein stukje bloedvat. Bij de TU/e gebeurt dit in de groep van professor Frank Baaijens, in samenwerking met onder andere professor Simon Hoerstrup, een van de pioniers op het gebied van hartklep tissue engineering. Momenteel worden deze hartkleppen getest in proefdieren om zicht te krijgen op hun functioneren onder realistische biologische omstandigheden.

Vruchtwaterpunctie

De hartkleppen die volgens deze onderzoekslijn tot stand komen, zullen helaas geen soelaas kunnen bieden voor de jongste categorie hartpatiëntjes. Het duurt namelijk minstens acht weken om uit de geoogste cellen geschikt hartklepweefsel te laten ontstaan. Die tijd is pasgeboren baby’s met hartafwijkingen niet altijd gegeven. Zij zijn met weefseltechnologie alleen te helpen als de onderzoekers er in slagen om ruim vóór de geboorte celmateriaal af te nemen dat geschikt is om nog tijdens de zwangerschap uit te groeien tot hartkleppen. Deze kunnen dan direct na de geboorte ingebracht worden.

Het afnemen van lichaamscellen bij ongeboren baby’s is nog niet zo’n eenvoudige opgave. Voor een goede hartklep zijn twee typen cellen nodig. Myofibroblastcellen, die voor een stevige spierstructuur zorgen, en endotheelcellen, die dienen als beschermlaagje aan het oppervlak van de hartklep. Dörthe Schmidt, werkzaam bij de eerder genoemde professor Hoerstrup in het Academisch Ziekenhuis Zürich (Zwitserland), onderzocht op welke manier deze celtypen het best te verkrijgen zouden zijn.

Ze richtte de aandacht vooral op stamcellen aanwezig in navelstreng, navelstrengbloed, de placenta en het vruchtwater. Dergelijke stamcellen zijn voorlopercellen die onder de juiste omstandigheden kunnen differentiëren tot verschillende celtypen en zo aanleiding geven tot de groei van verschillende soorten weefsel. Schmidt stelde onder andere vast dat stamcellen uit de navelstreng zijn te verleiden tot differentiatie in myofibroblastcellen, terwijl stamcellen uit het navelstrengbloed aanleiding kunnen geven tot de vorming van endotheelcellen.

Hoewel hier een startpunt voor succesvolle tissue engineering zou kunnen liggen, blijkt de praktijk weerbarstig. Navelstrengweefsel is vóór de geboorte namelijk niet zonder schade af te nemen. Het onderzoek was daarom ook gericht op materiaal dat wél gemakkelijk en tegen een aanvaardbaar risico te verkrijgen is: vruchtwater. Vruchtwaterpuncties worden al regelmatig ingezet, met name om de kans op genetische afwijkingen te bepalen, zoals het Down-syndroom.

Schmidts plezierige ontdekking was dat in het vruchtwater stamcellen voorkomen die kunnen differentiëren in alletwéé de voor een hartklep vereiste celsoorten. Dat biedt waarlijk perspectief op een succesvolle route naar tissue engineered lichaamseigen hartkleppen voor pasgeboren baby’s.

Zeker vijf jaar

Schmidt stelde inmiddels vast dat uit de vruchtwaterstamcellen inderdaad de verschillende weefseltypen kunnen ontstaan. Toch is er nog een lange weg te gaan. Zo is het nog niet mogelijk om precies de gewenste celtypen uit het vruchtwater te isoleren. Op dit moment bestaan de opgekweekte weefsels daarom nog uit mengsels van beide celtypen. Daarnaast moeten de hartkleppen nog iets steviger worden en zijn er uitgebreide testen bij dieren nodig om de functionaliteit te testen. De verwachting is daarom dat het nog minstens vijf en wellicht nog wel tien jaar zal duren voordat de eerste baby na de geboorte een eigen hartklep ingebracht kan krijgen.