iBook

Speciaal voor de iPad is een interactief iBook ontwikkeld met veel extra materiaal zoals interactieve infographics, video, tijdlijnen en nog veel meer. Als je geen iPad hebt is er ook een pdf-versie.

NEMO Kennislink

NEMO Kennislink

‘We hebben nieuwe materialen gemaakt die vanwege hun chemische opbouw een interactie aangaan met cellen van het centrale zenuwstelsel’, zegt hoogleraar Samuel I. Stupp in een persbericht van Northwestern University in Chicago (V.S.). Stupp, leider van het laboratorium waar de nieuwe methode werd ontwikkeld, claimt dat het nieuwe materiaal littekenvorming bij zenuwbreuk tegengaat. Juist die litteken- of bindweefselvorming speelt een belangrijke rol bij het optreden van verlammingen bij een breuk van het ruggenmerg (dwarslaesie).

Een manier om het herstel van gebroken of beschadigde zenuwbanen te induceren is het inbrengen van een biologisch afbreekbaar materiaal dat als het ware een brug slaat tussen de uiteinden van de kapotte zenuw. Als zo’n brug ook nog eens geimpregneerd is met ‘lokstoffen’ zoals groeifactoren kunnen de zenuwuiteinden verleid worden over de brug naar elkaar toe te groeien. Ook zaaien onderzoekers zenuwcellen – of voorlopers daarvan – vóór implantatie op het biomateriaal uit. De bedoeling is dan dat op of in de brug nieuw zenuwweefsel ontstaat, zodat de kloof sneller gedicht is. Als na verloop van tijd het dragermateriaal door het lichaam is afgebroken is de zenuw weer ‘zo goed als nieuw’.

Injectienaald

In laboratoriumexperimenten wordt deze aanpak met wisselend succes gehanteerd. Maar zelfs als het zou lukken zenuwcellen in een glazen schaaltje perfect met elkaar te verbinden, dan nog is het maar de vraag of de methode in de klinische praktijk echt zal werken. Onder andere omdat het nog niet gemakkelijk is om het brugmateriaal precies op de juiste plaats aan te brengen. Het risico dat de ‘reparatie’ tot schade leidt die erger is dan de kwaal, is niet denkbeeldig.

De onderzoekers van Samuel Stupp bij het Institute for Bioengineering and Nanoscience in Advanced Medicine van Northwestern University komen nu met een bijzondere nieuwe methode die neurochirurgie overbodig maakt. Hun ‘brugmateriaal’ is namelijk vloeibaar en laat zich in principe met een injectienaald inbrengen. Eenmaal in het lichaam zal het verstarren tot een gelachtige substantie die zenuwgroei kan bevorderen en geleiden.

De Amerikanen passen op een intelligente wijze moleculen toe die in staat zijn tot zelfassemblage. Het zijn peptiden (eiwitfragmenten) die zich, als gevolg van de elektrostatische krachten bij contact met water, ‘aaneenrijgen’ of ‘opstapelen’ tot een nanodraad. Deze draden zijn enkele duizenden nanometers lang maar slechts zeven nanometer in doorsnede. Dat is ruwweg twintig atoomafstanden; een nanometer is een miljoenste millimeter.

De onderzoekers namen in de zelfassemblerende peptiden een fragment van vijf aminozuren op met de naam IKVAV. Dit is ook aanwezig in een natuurlijk eiwit met de naam laminine en het is bekend dat het de groei van zenuwuitlopers (axonen) stimuleert. Door een uitgekiend ontwerp van de peptidebouwstenen zorgden de Amerikanen er voor dat IKVAV tijdens de zelfassemblage in hoge dichtheid aan de buitenkant van de nanodraad terecht komt. De doorsnede van de zenuwreparatie-nanodraad ziet eruit als een wiel met spaken, met precies aan de uiteinden de IKVAV fragmenten.

In het laboratorium bleek al heel duidelijk dat de nanodraad dankzij de IKVAV fragmenten in staat is voorlopercelllen, die aanwezig zijn in het centrale zenuwstelsel, tot differentiatie in zenuwcellen te stimuleren. ‘We hebben laten zien dat ons dragermateriaal snel en selectief de differentiatie van cellen stuurt, waardoor voorlopercellen uitgroeien tot neuronen in plaats van astrocyten’, aldus Stupp. Astrocyten leiden tot littekenvorming en vormen een barrière voor het herstel van beschadigde zenuwbanen.

Inmiddels zijn de eerste dierproeven uitgevoerd waarbij de peptidesuspensie in een rat werd geinjecteerd. Daarbij bleek duidelijk dat de brugvormende capaciteit ook ‘in vivo’, dus in levende systemen, tot uiting komt. De onderzoekers zijn hoopvol dat er uiteindelijk een zenuwreparatietechniek ontstaat die ook bij mensen succesvol kan zijn.

In reacties in wetenschappelijke tijdschriften als New Scientist en Nature noemen collega-wetenschappers de ontwikkeling ‘interessant’ en ‘veelbelovend’. Wel zijn er nog hordes te nemen, zoals het afbreken van het littekenmateriaal dat direct na de zenuwbeschadiging is ontstaan. Daarvoor zou de reparatiemethode nog uitgebreid moeten worden met enzymen die in staat zijn dat weefsel af te breken.