Gekweekte niercellaag is opstap naar verbeterde nierdialyse
Geplaatst: 16 november, 2010
Onderzoekers van de TU/e en het UMC Groningen zijn erin geslaagd om in
het lab een laag niercellen te kweken die hun functie blijven
uitoefenen: het zuiveren van bloed. De sleutel tot dit succes is een
nieuw bioactief synthetisch membraan met een structuur die lijkt op dat
van het basaal membraan in de nier.
Een beeld uit de animatievideo. Receptoren op celoppervlak van niercel
(boven) binden aan bioactievesignalen op het synthetisch membraan
(onder).
Hierdoor komt de stap naar verbeterde nierdialyse dichterbij. Het is de
droom van de wetenschappers om uiteindelijk zelfs hele biologische
kunstnieren te kweken, met lichaamseigen cellen.
Nieren zijn van levensbelang voor mensen. Ze filteren onder meer de
giftige afvalstoffen van de stofwisseling in ons lichaam uit het bloed.
Maar veel mensen worden getroffen door nierfalen. Ruim zesduizend
mensen in Nederland alleen al zijn daardoor aangewezen op kunstmatige
bloedzuivering, nierdialyse. De techniek daarvan is helaas nog niet
optimaal: de zuiverende werking ervan is gelijk aan 15 tot 20 procent
van de capaciteit van gezonde nieren. Wetenschappers zoeken daarom naar
manieren om met gekweekte, lichaamseigen niercellen de nierfunctie te
herstellen.
Nanovezels
Dr. Patricia Dankers, die een centrale rol speelt in dit onderzoek,
legt uit dat er twee cruciale kenmerken zijn van het synthetisch
membraan waarop zij niercellen kweekt: de structuur en de
bioactiviteit. Qua structuur bestaan de membranen uit nanovezels, in
een structuur van grotere vezels, die micrometers groot zijn. Daarmee
lijkt de structuur op die van een menselijk niermembraan. De niercellen
groeien hierop, maar na enkele dagen werken ze niet meer. Het
vasthouden van die functionaliteit lukte Dankers pas door aan de
synthetische membranen bioactieve signalen te binden.
Signalen
Die signalen laten de niercellen hechten, overleven en zorgen ervoor
dat ze blijven functioneren. Dankers wist dit tot stand te brengen door
bioactieve stukjes peptide (kleine stukjes eiwit) vast te maken aan de
synthetische membranen. Die stukjes zette ze op een supramoleculaire
manier vast. Dat betekent dat Dankers een soort moleculair klittenband
gebruikt, een relatief jonge uitvinding die ook van de TU/e komt.
Hiermee kun je zonder ingewikkelde processen, die tot voor kort wel
nodig waren, de bioactieve groepen aan het membraan vastmaken.
Betere dialyse
De onderzoekers willen nu gaan werken aan een biologische kunstnier,
die als aanvulling gaat dienen op de bestaande dialysesystemen.
Hierdoor gaat de kwaliteit van de dialysebehandeling omhoog; de
niercellen weten immers precies welke stoffen uit het bloed gefilterd
moeten worden. Ook hoopt Dankers dat de niercellen op termijn hormonen
produceren die de nieren normaal ook maken. Deze zijn belangrijk voor
bijvoorbeeld de aanmaak van rode bloedcellen. Hoe lang het nog duurt
tot dit realiteit is, kan de onderzoekster niet zeggen. "Het is
moeilijk te voorspellen en we willen geen verkeerde verwachtingen
creëren."
Een vervolgstap daarna is het maken van een dialysesysteem dat mobiel
is, waarvoor de nierpatiënten dus niet meer naar het ziekenhuis hoeven.
"En de ultieme droom is om uiteindelijk een implanteerbare, levende
kunstnier te maken", aldus Dankers.
De resultaten verschijnen in twee artikelen in wetenschappelijke
tijdschriften. Het onderzoek naar de vezelstructuur verschijnt in
november in het blad Macromolecular Bioscience. De toevoeging van
bioactieve signalen wordt gepubliceerd in het tijdschrift Biomaterials.
In dit animatiefilmpje van de animatiestudio van het ICMS (Institute
for Complex Molecular Systems) zijn de processen weergegeven die een
rol spelen in dit onderzoek.
Dankers (TU/e-faculteit Biomedische Technologie) voert haar onderzoek
uit in samenwerking met het Universitair Medisch Centrum Groningen
(UMCG), de Nierstichting, SupraPolix BV en het TU/e-instituut ICMS. Het
vervolgonderzoek vindt onder meer plaats via het Biomedical Materials
(BMM) programma in het BioKid consortium waarin verschillende
Nederlandse universiteiten, academisch medische centra, twee bedrijven
en de Nierstichting.
Technische Universiteit Eindhoven