Hoe goed we weefsels ook op een kunstmatige manier proberen na te bouwen, het lichaam zelf bouwt het beste. En daarom vindt er steeds meer onderzoek plaats naar het gebruik van biologisch afbreekbare kunststoffen. Deze materialen zetten het lichaam aan om zelf nieuw weefsel te maken, terwijl het implantaat in de loop van de tijd verdwijnt. Het immuunsysteem speelt een allesbepalende rol in dit proces en BMT-onderzoeker Tamar Wissing ontdekte tijdens haar promotieonderzoek dat juist de macrofaag - de ‘afvaleter’ onder de witte bloedcellen - een key player is.

Deze macrofagen staan in een gezond lichaam op non-actief. Worden ze door bepaalde signalen geactiveerd, dan kunnen macrofagen ziekteverwekkers, dode cellen en lichaamsvreemde stoffen herkennen en vernietigen. Ook de biologisch afbreekbare implantaten ruimen ze op. Maar tegelijkertijd kunnen ze ook eiwitten maken die andere cellen aan het werk zetten om nieuw weefsel te vormen.

Mechanische belasting

Een knap staaltje multitasking, lacht Wissing. “Het evenwicht tussen afbraak en opbouw is subtiel. In onze implantaten worden macrofagen continu blootgesteld aan omgevingsfactoren: andere cellen, de opbouw van het implantaat maar ook een mechanische omgeving. Door de bloedstroom komen er krachten op de macrofaag te staan en vervormen ze door de afschuifspanning. Ook worden ze door de bloeddruk uitgerekt en wordt er zo dus op meerdere manieren aan een cel getrokken. Wat doet deze mechanische belasting met de afbraak-opbouw balans?”

Bioreactor

Natuurlijk is het van belang om te begrijpen hoe cellen onderling met elkaar communiceren, benadrukt Wissing. Maar in plaats van twee cellen bij elkaar in een bakje te stoppen, bouwde ze samen met collega Eline van Haaften een heel bloedvat na waarin ze het gedrag van de macrofaag kon bestuderen.

“We kunnen het menselijk lichaam steeds beter imiteren om zo te zien wat er echt in een levend wezen gebeurt. Het mooie aan onze bioreactor is dat we de combinatie kunnen maken tussen cellulaire en mechanische factoren. Zo zien we dat de microstructuur - bijvoorbeeld hoe de kunststof vezels in een implantaat zijn opgebouwd - enorme invloed heeft op de afbraak.

Uniek is ook dat we zowel het systeem als geheel kunnen bestuderen, maar ook factoren kunnen loskoppelen en heel fundamenteel kunnen kijken wat een individuele mechanische kracht met een macrofaag doet. Zo zagen we dat door rek de cel als een bezetene aanzet tot weefselformatie, terwijl afschuifspanning juist de boel kalmeert en het weefsel remodelleert. Balans is dus heel belangrijk.”

Naar de kliniek

De bioreactor is volgens Wissing essentieel in de vertaalstap van celkweekbakje naar menselijk lichaam en moet gaan bijdragen aan het efficiënter naar de kliniek brengen van bio-implantaten. Op een gecontroleerde manier dingen vergelijken, antwoorden krijgen en uiteindelijk ook processen sturen.

Wissing: “Als dragers gebruiken we zogenoemde supramoleculaire materialen van SyMO-Chem, ontwikkeld in het lab van Bert Meijer en Patricia Dankers. We kunnen hier bijvoorbeeld bepaalde stoffen aan hangen die de macrofagen kunnen beïnvloeden zodat het materiaal minder snel wordt afgebroken of juist extra snel weefsel wordt aangemaakt. Zo kunnen we hopelijk het implantaat zo aanpassen dat het zo gunstig mogelijk is tijdens en na een implantatie en bouwen we verder richting het succesvol implanteren van bio-afbreekbare weefsels.”

Wissing zelf is voorlopig nog niet uitgebouwd. Na een mini-bloedvat vol macrofagen gaat ze in samenwerking met de Erasmus Universiteit Rotterdam aan de slag met verkalkte aderen, ook daar moet een nieuw model voor komen. En in de tijd die overblijft - ze reist dagelijks drie uur per trein - is ze bezig met de laatste klussen in haar nieuwe huis. Niet alleen de macrofaag is een multitasker.