Bij zogeheten ‘in-situ tissue engineering’ wordt een biologisch afbreekbaar synthetisch implantaat ingebracht. De bedoeling is dat dit implantaat lichaamseigen cellen aantrekt, die ter plekke nieuw, functioneel weefsel vormen. Tegen de tijd dat het implantaat is afgebroken, is bijvoorbeeld een levende hartklep of stukje bloedvat ontstaan. Ook bij deze - nog experimentele - methode kan het echter gebeuren dat het immuunsysteem besluit dat het implantaat niet in het lichaam thuishoort, met een afstotingsreactie tot gevolg.

Eén van de potentiële toepassingen van in-situ tissue engineering is het vervangen van kransslagaders: de bloedvaten die de hartspier van zuurstofrijk bloed voorzien. Doordat deze betrekkelijk dunne vaten op de wand van het pompende hart liggen, staan ze bloot aan grote vervormingskrachten. Er bestaan volgens Stan de Vries, die afstudeerde in de groep Soft Tissue Biomechanics & Tissue Engineering, geen kunstmatige bloedvaten die deze krachten op de lange termijn aankunnen.

Momenteel wordt voor een bypassoperatie daarom meestal een ader uit een arm of been van de patiënt gehaald, maar prettig is dat natuurlijk niet. “Liever zouden we met behulp van een tijdelijk implantaat nieuwe kransslagaders kunnen laten groeien. Daar zouden veel mensen van profiteren”, zegt de student Biomedische Technologie. “Er zijn alleen in Nederland namelijk al jaarlijks meer dan tienduizend mensen die een bypass nodig hebben.”

Of het lichaam een implantaat accepteert, hangt onder meer af van de zogeheten macrofagen, vertelt De Vries. “Macrofagen zijn immuuncellen die betrokken zijn bij het opruimen van ongewenste cellen of materiaal, maar ook bij de vorming van nieuw weefsel.” Het gedrag van deze macrofagen lijkt af te hangen van de mechanische krachten waaraan ze in het lichaam worden onderworpen, legt hij uit. Dat maakt de elasticiteit van de kunstmatige tijdelijke kransslagaders van cruciaal belang, omdat dit de mate van ‘rek’ bepaalt die de macrofagen die zich hieraan hechten ondervinden.

Hechten, rekken en schuiven

Om uit te vinden hoe deze macrofagen precies op rekkrachten reageren, stopte De Vries ze in de Flexcell, een apparaat waarin de cellen zich aan een vlies hechten, dat vervolgens over een blokje heen strakgetrokken wordt. Na afloop onderzocht hij de immuuncellen op veranderingen in het RNA. Dit aan DNA verwante molecuul is de blauwdruk voor eiwitten die worden aangemaakt in de ribosomen, de eiwitfabriekjes van de cel. Het aanwezige RNA zegt daardoor veel over de activiteit van de macrofagen.

Helaas bleek de Flexcell niet constant genoeg en werden de door hem gewenste rekken niet gehaald, vertelt De Vries. “Oorspronkelijk wilde ik ook naar de schuifkrachten kijken die het langsstromende bloed op de macrofagen uitoefent, maar dat bleek nog lastiger: de cellen spoelden namelijk te snel weg.” Op basis van zijn bevindingen is daarom nu een promovendus bezig met een apparaat dat beide metingen kan combineren.

Ondanks de teleurstellende experimentele resultaten is De Vries nog erg enthousiast over het onderwerp. Hij is dan ook blij dat hij de komende maanden nog een stage mag doen aan Drexel University in Philadelphia. Daar zal hij een speciale coating testen die macrofagen ertoe moet bewegen om het implantaat te accepteren.