De meeste kleine botbreuken herstellen min of meer vanzelf. Bij te grote breuken, of wanneer het hergroeiproces niet in balans is, bijvoorbeeld hij osteoporose, dan is (extra) behandeling nodig. Bij de TU/e werkt Bregje de Wildt voor haar promotieonderzoek momenteel aan een oplossing zodat menselijke minibotten in het lab gekweekt kunnen worden. Die worden dan, in plaats van dierproeven, gebruikt voor het testen van geneesmiddelen voor de behandeling van (grote) breuken.
Samen met haar team van de onderzoeksgroepen Orthopedic Biomechanics en Bioengineering Bone wil Bregje de Wildt minibotten gaan kweken voor het testen van medicijnen voor de behandeling van botbreuken die extra behandeling nodig hebben om te genezen. Op dit moment worden die tests uitgevoerd met proefdieren.
Behalve dat in het lab gekweekte minibotten het gebruik van proefdieren grotendeels overbodig kan maken, heeft deze ontwikkeling nog een voordeel. "Helaas is minder dan 1 op de 10 behandelingen die met behulp van dierproeven zijn ontwikkeld ook effectief bij mensen, wat waarschijnlijk komt doordat de gebruikte dieren en mensen genetisch te verschillend zijn", vertelt De Wildt.
Minibotten kweken
Voor het kweken van minibotten zijn vier belangrijke onderdelen nodig:
- Gespecialiseerde stamcellen, ofwel de zogenaamde oudercellen.
- Een structuur waarop de botcellen kunnen samensmelten tot het 'minibotje'.
- Een incubator waarin de minibotten kunnen groeien en gedijen.
- Een bioreactor waarin een voedingsvloeistof circuleert en mechanische belasting van het menselijk lichaam nabootst.
De oudercellen dienen als basis voor de minibotten. In tegenstelling tot pluripotente stamcellen kunnen de oudercellen zich alleen ontwikkelen tot osteoblasten of osteoclasten. "Deze oudercellen moeten de juiste biochemische signalen ontvangen om te kunnen veranderen in osteoclasten en osteoblasten", aldus De Wildt. Voor de structuur hebben de onderzoekers gekozen voor de zijde van zijderupsen. Dat materiaal heeft gunstige mechanische eigenschappen en is biocompatibel. Menselijke cellen kunnen hierop in drie dimensies groeien.
De cellen worden voor het kweekproces in een incubator geplaatst waar de temperatuur constant op 37 graden gehouden wordt. Daarnaast reguleert de incubator ook het CO2- en zuursofgehalte en de vochtigheidsgraad. Ten slotte worden de botcellen in een bioreactor in de incubator geplaatst. Dit om de mechanische belasting van het bot in het lichaam zo nauwkeurig mogelijk na te bootsen. "Wil een 'minibot' representatief zijn voor echt bot, dan moeten de cellen worden uitgedaagd om deze krachten te weerstaan", legt De Wildt uit.
Goede toekomstverwachtingen
De Wildt heeft grote verwachtingen van haar onderzoek, vooral gezien de prevalentie van botziekten. "Osteoporose is de meest voorkomende botziekte, die ongeveer 1 op de 5 mensen treft. Hoewel het niet dodelijk is, tast het de kwaliteit van leven aan en kunnen fracturen in bepaalde gevallen dodelijk zijn. Ik hoop dat dit onderzoek bijdraagt aan betere behandelingen voor botaandoeningen. Die zijn zeker nodig aangezien onze bevolking langer leeft en steeds meer mensen op latere leeftijd botproblemen krijgen."
Daarnaast streeft De Wildt ernaar dat haar onderzoek een bijdrage levert aan het veranderen van de manier waarop behandelingen voor mensen getest worden. Proefdieren, en diermodellen, zullen in bepaalde gevallen nog altijd nodig zijn, maar zij hoopt dat haar onderzoek en ontwikkeling er toe leidt dat uiteindelijk minder vaak en minder gemakkelijk voor het gebruik van proefdieren gekozen wordt. "Ik hoop dat mijn onderzoek zal bijdragen aan een verschuiving naar meer 'minibotten' ter vervanging van dierproeven in botonderzoek", besluit De Wildt.
