Promotie faculteit Biomedische Technologie TU/e

Sterke bloedvaten dankzij tissue engineering

Cursor TU/e d.d. 15 juni 2006

Hart- en vaatziekten zijn nog altijd doodsoorzaak nummer één in Nederland. Een groot probleem zijn dichtslibbende bloedvaten, bijvoorbeeld de kleine vaten die het hart van bloed voorzien. Dotteren of een bypass-operatie zijn oplossingen hiervoor. Naar het laatste deed ir. Maria Stekelenburg de afgelopen vier jaar onderzoek. Zij ontwikkelde een bloedvat, gekweekt van menselijke cellen. De vaten blijken voldoende sterk te zijn voor hun taak. Eén van de volgende stappen is het testen van de bloedvaatjes in varkens.

De faculteit Biomedische Technologie is al enige tijd bezig met het kweken, het zogenoemde ‘tissue-engineeren’, van hartkleppen. Nu is er ook een begin gemaakt met het kweken van kleine-diameter bloedvaten. Wereldwijd zijn verschillende groepen hiermee bezig. Allemaal hebben ze hun eigen methode om het weefsel te kweken. Op het hart liggen kleine-diameter bloedvaten die het hart voorzien van bloed zodat het goed kan functioneren. Deze bloedvaatjes kunnen verstopt raken, waardoor een deel van het hart te weinig bloed krijgt. Dit verstoppen kan onder meer gebeuren doordat cellen in deze vaten teveel weefsel aanmaken. Het eerste symptoom van deze verstopte vaten is pijn op de borst. Wanneer dit te ernstig wordt, kan het worden opgelost met dotteren, een techniek om een vat te openen. Dit gebeurt steeds vaker, maar kan niet altijd worden toegepast. Een andere oplossing is een bypass operatie; met een (slag)ader wordt een ‘omlegging’ gemaakt rond de verstopping. Hiervoor wordt meestal een ader uit het onderbeen gebruikt. Dit stuk vat wordt aangesloten op de aorta en vastgemaakt aan het vat achter de verstopping. Het vat uit het been functioneert echter niet optimaal; de helft van deze omleidingen is binnen een periode van tien jaar weer verstopt. Een andere mogelijkheid is het gebruik van een borstslagader. Deze functioneren veel beter, maar zijn relatief kort waardoor ze niet altijd bruikbaar zijn. Daarnaast heeft een deel van de patiënten geen geschikte vaten om te gebruiken omdat deze vaten bijvoorbeeld ook ziek zijn. Er zijn synthetische vaten, maar die functioneren eigenlijk helemaal niet. Een betere oplossing zou zijn een levend vat te maken van lichaamseigen cellen.

“Ik heb gewerkt aan het opkweken van bloedvaten door middel van tissue engineering”, zegt ir. Maria Stekelenburg, die haar studie deed aan de faculteit Technische Natuurkunde. “Met cellen van een patiënt kweken we op een dragermateriaal een lichaamseigen bloedvaatje.”

Het begint met een dragermateriaal, een scaffold, gemaakt van bijvoorbeeld polymeren. De scaffold heeft de vorm van een buisje. Hierop zaait de onderzoeker een geconcentreerde cel-oplossing. Het buisje met de cellen wordt opgekweekt bij 37 graden Celsius en krijgt voldoende voedingsstoffen om te kunnen groeien. “Vervolgens ga je het buisje mechanisch belasten om de groei te bevorderen, want de cellen hebben de neiging om meer weefsel aan te maken wanneer je ze belast.”

Sterk weefsel
“Aan het begin van het onderzoek ben ik bezig geweest met het maken van een bepaald soort dragermateriaal. De cellen bleken hierin echter niet goed te groeien. Uiteindelijk heb ik een materiaal gebruikt waar we in ons lab ook al hartkleppen mee maken. Het weefsel groeide toen snel, waardoor het gekweekte buisje zeer sterk werd.”

Stekelenburg was tevreden over de sterkte van het vat, maar dat betekent nog niet dat ze het kan toepassen bij een patiënt. Een andere eigenschap van een bloedvat is namelijk dat er aan de binnenwand een speciaal laagje cellen zit die het contact met het bloed onderhouden. Wanneer die er niet zijn, verstopt het vat erg snel. “Daarnaast moeten we de bloedvaten nog op de lange termijn testen voordat we ze op een echt hart zouden kunnen gebruiken.”

Stekelenburg gaat als postdoc nog drie jaar met dit onderwerp verder. “We gaan nu testen doen op lange termijn. Ook gaan we de vaten inbrengen in dier-modellen, waarschijnlijk in een varken. Eén van de moeilijkheden is dat we eerst een bloedvat moeten kweken met varkenscellen. Deze cellen zijn anders dan die van een mens. We gaan het ook niet meteen bij het hart van een varken plaatsen. Eerst moeten we onderzoeken of het vat blijft leven, bijvoorbeeld in de poot van een varken. Ook moeten we weten of het niet ‘uitlubbert’ of dat het meteen verstopt raakt.”

Een bloedvat moet voldoen aan veel eisen. Het is een levend en actief systeem dat bijvoorbeeld de bloeddruk regelt. Er moeten spiercellen in zitten die zorgen dat het bloedvat kan verwijden en vernauwen. De cellen die het weefsel vormen, kunnen door stimulaties in het lichaam doorgroeien tot spiercellen. “We weten uit de literatuur dat dit kan, maar we moeten het ook aantonen in onze buisjes.”

Stekelenburg verdedigt haar proefschrift op 28 juni 2006