Je leest:

Nierweefsel uit de 3D-printer

Nierweefsel uit de 3D-printer

Universiteit Maastricht experimenteert met bioprinter

Auteur: | 20 december 2018
Carlos Mota, Universiteit Maastricht

Een 3D-printer gebruikt meestal plastic of metaal. Maar wist je dat je dit ook met levende cellen kan doen? Dat heet bioprinten. Het maken van een volledige nier is nog een toekomstdroom, maar in Maastricht printen ze wel al nierweefsel in 3D.

Het maken een implanteerbare kunstnier is een grote puzzel waaraan veel onderzoek wordt gedaan. Carlos Mota, onderzoeker aan de afdeling complexe weefselregeneratie van de Universiteit Maastricht, werkt aan een stukje van die puzzel: het 3D-printen van levende niercellen, oftewel het bioprinten van nierweefsel.

Organen printen in niet nieuw. In 2011 demonstreerde Anthony Atala in een TEDtalk dat het mogelijk is om een volledig 3D-model van een nier te printen. “Een mooie demonstratie van waar de wetenschap naartoe werkt, maar een functioneel orgaan was het nog niet”, vertelt Mota. Aan dit model ontbrak namelijk de volledige interne structuur: alle netwerken van bloedvaten en buisjes die een nier functioneel maken en urine produceren.


Stukje nier

De bioprinter is een soort naald. Onder hoge druk worden de cellen en gel samen uit de naald gedrukt en laagje voor laagje opgebouwd in 3D.
Carlos Mota, Universiteit Maastricht

Mota werkt dan ook nog niet aan een volledige nier. Zijn doel is eerst om een functioneel stukje van dit orgaan te maken: de nefron. Die zijn belangrijk: als ze niet goed werken, worden er niet voldoende afvalstoffen uit het bloed gezuiverd en vergiftigt het lichaam zichzelf. Dit is wat er misgaat bij nierziekten. Er zijn te weinig nefronen of ze werken niet goed, waardoor het bloed kunstmatig gezuiverd moet worden om een patiënt in leven te kunnen houden.

In zijn bioprinter stopt Mota stamcellen in verschillende stadia van ontwikkeling. “Deze cellen zijn nog niet volgroeid”, legt hij uit. “Ze kunnen allerlei verschillende niercellen worden.” Aan de cellen voegt hij soort gel toe die voornamelijk uit water bestaat. “De gel bootst de structuur na die niercellen in het lichaam tegenkomen, en dat stimuleert ze om te groeien en om de juiste vorm aan te nemen.”

Waarom is het eigenlijk nodig om te bioprinten? Meerdere onderzoeksgroepen zijn al zo ver dat ze mininiertjes (organoïden) kunnen maken vanuit stamcellen in het laboratorium. “Het probleem daarmee is dat de nefronen niet goed ontwikkelen”, legt Mota uit. “We zien bijvoorbeeld wel wat doorbloeding, maar het filtraat (de urine) gaat nergens naartoe.” Nefronen zijn complex. Ze bestaan uit filters, buisjes en een ingewikkeld netwerk van bloedvaten. Dit moet allemaal goed samenwerken om de urine uiteindelijk af te voeren. Mota: “Het bioprinten van nierweefsel helpt ons om al die elementen op de juiste plek te brengen. We hopen dat de stamcellen zich daardoor beter ontwikkelen.”

Uitgelicht door de redactie

Biologie
Vietnamees dwerghert blijkt toch niet verdwenen

Klimaatwetenschappen
Je bent niet (veel) sneller thuis nu de snelheid wordt verlaagd

Kom jij nog wel uit je eigen filterbubbel?

Wat is een nefron ook alweer?

Iedere nier is opgebouwd uit een paar miljoen filters: de nefronen. Daarin vindt bloedzuivering plaats. Een nefron bestaat uit een nierfilter (glomerulus) en een nierbuisje (tubulus). Eerst gaat bloed door een soort zeef. Bloedcellen en grote eiwitten blijven in het bloed achter, water en opgeloste stoffen komen terecht in de nefronen. Dit is voorurine. Daarin zitten nog veel nuttige stoffen, zoals natrium en glucose. Deze nuttige stoffen en een groot deel van het water worden teruggewonnen door het lichaam. Wat overblijft is urine; een klein beetje water met opgeloste afvalstoffen. Dit gaat via de urineleiders van de nieren naar de blaas, om daar het lichaam te verlaten.

Langzaam proces

Mota geeft de stamcellen die hij wil bioprinten groeifactoren om ze te stimuleren om uit te groeien tot nefroncellen. “We zijn bezig om dat proces te verfijnen, zodat zoveel mogelijk van die stamcellen ook daadwerkelijk niercellen worden. Daarnaast werken we aan het printen van de buisjes.” Op dit moment werkt hij eerst met niercellen uit muizen, om de manier van bioprinten goed in de vingers te krijgen.

Dit is een voorbeeld van zo’n geprinte gel. Het biedt een 3D-structuur die lijkt op die in de nier, waardoor de stamcellen in niercellen zullen volgroeien.
Carlos Mota, Universiteit Maastricht

Het laboratoriumwerk gaat langzaam, en het zal daarom nog jaren duren voordat Mota een functionele nefron kan maken. En als dat eenmaal zover is, moet het nog getest worden buiten het laboratorium: door het te implanteren in de nier van een muis bijvoorbeeld. Een compleet geprinte kunstnier is dus nog een toekomstdroom. Bovendien zijn Mota en zijn collega een van de eersten in Europa die hieraan werken. Toch blijft hij gemotiveerd. “De nier is een geweldig orgaan en zo complex, dat stimuleert mijn nieuwsgierigheid en creativiteit. Mijn achtergrond is in de bio-engineering en ik heb al veel gewerkt aan bioprinten. Ik vind het gaaf om deze kennis nu te gebruiken voor dit onderzoek.”

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink, en hoort bij het thema Ziekten genezen op Biotechnologie.nl.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 20 december 2018

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.