Een geamputeerde arm vervangen met een prothese is straks niet meer nodig. We kweken gewoon een nieuwe arm uit levende cellen. Onderzoekers van de Massachusetts General Hospital in Boston wisten de voorpoot van een rat te kweken uit levende cellen.

In het filmpje is de voorpoot van een rat te zien. Het lijkt alsof hij geamputeerd is, maar de voorpoot is gegroeid in het lab uit levende cellen. Dit is de eerste stap in het creëren van volledig functionele ledematen voor geamputeerden.

‘We willen kunstmatig ­intelligente systemen taal en de wereld laten begrijpen’
LEES OOK
‘We willen kunstmatig ­intelligente systemen taal en de wereld laten begrijpen’

‘We gebruiken de onderarm als modelsysteem en bewijs van het principe’, zegt Harald Ott, chirurg aan de Massachusetts General Hospital in Boston. ‘Maar de techniek kan ook toegepast worden op benen, armen en andere extremiteiten.’

De protheses die geamputeerden aangemeten krijgen zien er vaak goed uit, maar functioneren niet zo goed als echte ledematen. En het nadeel van robotarmen is dat ze goed functioneren maar er onnatuurlijk uitzien. Het transplanteren van een hand is al succesvol gebleken, maar de ontvanger moet zijn leven lang medicatie slikken die het immuunsysteem onderdrukt, om te voorkomen dat het lichaam de hand afstoot.

Daarom ontwikkelen onderzoekers van de Massachusetts General Hospital een methode om ledematen te kweken die niet alleen functioneel zijn en er echt uitzien, maar waarvoor ook geen medicatie hoeft te worden geslikt.

Kweken in een bioreactor

Als basis van de kweekmethode worden donororganen gebruikt. Met een chemisch middel wordt het zachte weefsel van het orgaan geweekt, zodat alleen de basisstructuur van het orgaan over blijft. In het geval van de rattenpoot zijn dat bijvoorbeeld bloedvaten, pezen, spieren en botten. Daarna worden er cellen op die basisstructuur geplant van degene die het orgaan uiteindelijk zal ontvangen.

Het geheel gaat in een bioreactor, een apparaat met een optimale groeiomgeving voor de cellen op het donororgaan. De cellen groeien daardoor over de basisstructuren heen en vervangen het eerder weggehaalde zachte weefsel. Omdat het orgaan voornamelijk uit de eigen cellen van de ontvanger bestaat, wordt het theoretisch gezien niet afgestoten door het immuunsysteem bij transplantatie.

Een arm is ingewikkeld om te kweken omdat het uit verschillende soorten weefsels bestaat. Daarom kweekte Ott eerst de bloedvaten van de rattenpoot in de bioreactor, die werden verstevigd door injectie van menselijke cellen. Daarna liet hij spieren groeien door injectie van myoblasten, cellen die uitgroeien tot spierweefsel. In twee tot drie weken zijn de bloedvaten en spieren volgroeid. Tot slot wordt het geheel bedekt met huid.

Werking testen

Het onderzoeksteam gebruikte elektrische pulsen om de werking van de spieren te testen ‘Het lukte om de hand zich te laten openen en sluiten’, zegt Ott. Ook transplanteerden ze de kweekpootjes op gezonde ratten, waarbij ze zagen dat de bloedstroom van de rat in de kweekpoot kon circuleren. Ze testten echter niet of de ratten de spieren konden bewegen en ook niet of het lichaam het ledemaat afstootte.

Volgens Ott moet vooral nog onderzocht worden of ook zenuwweefsel gegroeid kan worden, omdat het belangrijk is dat het zenuwstelsel van de ontvanger aansluit op het kweekorgaan. Zo kan de ontvanger controle krijgen over het orgaan. Ook moet getest worden of ook botten, kraakbeen en andere cellen gegroeid kunnen worden.

Sciencefiction

‘Dit is sciencefiction die tot leven komt. Het is een erg opwindende ontwikkeling, maar de uitdaging blijft om een volledig functionerende arm te maken’, zegt Daniel Weiss van de University of Vermont in Burlington, Verenigde Staten. ‘Er is nog aanzienlijk veel werk nodig, en het zal nog minstens tien jaar duren voor de eerste ledematen klaar zijn voor tests op mensen’, aldus Ott.

Altijd op de hoogte blijven van het laatste wetenschapsnieuws? Meld je nu aan voor de New Scientist nieuwsbrief. 

Lees ook: