Read article in English >

In een vergrijzende samenleving wordt het genezen van gewrichtsproblemen steeds belangrijker. Om dat het hoofd te kunnen bieden moet kraakbeenschade gerepareerd kunnen worden. Maar het lukt maar niet om de bijzondere structuur van kraakbeen na te maken. Hoogleraar Jos Malda heeft nu een ERC Advanced beurs van €2,5 miljoen gekregen om dat geheim te kraken. 

Biologie samenbrengen met technologie 

Al zijn hele carrière houdt Jos Malda zich bezig met het raakvlak tussen biologie en technologie. Het bracht hem van de studie bioprocestechnologie in Wageningen naar een hoogleraarschap Biofabrication in Translational Regenerative Medicine in Utrecht. Hier, in het Regenerative Medicine Center Utrecht, legt hij zich al jaren toe op het printen en regenereren van cellen en weefsels. Jos: ‘Het begon met kraakbeen, omdat dat relatief eenvoudig leek, zo zonder bloedvaten en zenuwen. Maar het blijkt erg ingewikkeld, omdat het een bijzondere structuur heeft.’ 

Kraakbeen is een lastig weefsel door de bogenstructuur 

Kraakbeen bevat weinig cellen, maar wel veel collageen in een boogjesstructuur. ‘Die bogen geven stevigheid en kunnen heel wat hebben, net als vergelijkbare vormen in oude bruggen of de beroemde gebouwen van Antoni Gaudí,’ zegt Jos. Omdat kraakbeen weinig cellen heeft is het repareren via lichaamseigen processen lastig, en zit de oplossing vooral in het opnieuw kunnen vormen van die kraakbeenbogen. ‘Er zijn wel manieren om kraakbeen te herstellen, maar dan blijft het collageen in willekeurige oriëntatie liggen. Dat houdt minder lang stand en zorgt ervoor dat er altijd een naad blijft met het gezonde weefsel.’ 

Een prestigieuze beurs om kraakbeen te doorgronden 

De 2,5 miljoen euro die Jos Malda nu krijgt van de Europese Research Council, de grootste individuele beurs van Europa, is ervoor om voor eens en voor altijd uit te zoeken hoe die kraakbeenbogen ontstaan, en hoe we het kraakbeen dus ook echt kunnen namaken voor regeneratieve behandelingen. ‘Het mooie van deze ERC Advanced beurs is dat hij heel veel vrijheid geeft. We hebben een grondig plan, maar als de resultaten laten zien dat we onze benadering moeten aanpassen dan kan dat,’ glundert Jos. 

Leren van modellen en dieren 

Eén van de eerste stappen in het project wordt het maken van een kraakbeen ‘organ-on-a-chip’ model. Dit is een klein model waarin stukjes kraakbeen heel gedetailleerd bestudeerd kunnen worden. Jos: ‘We kunnen in zo’n model heel kleine aanpassingen doen, bijvoorbeeld in mechanische belasting of door bepaalde stoffen toe te voegen. Hoe het weefsel reageert leert ons dan stapje voor stapje wat belangrijk is voor de ontwikkeling van het kraakbeen.’ 

Een andere belangrijke fase ligt bij de faculteit Diergeneeskunde van de Universiteit Utrecht. ‘Al ruim vijftien jaar verzamel ik kraakbeen uit gewrichten van uiteenlopende zoogdieren,’ legt Jos uit. ‘Dat begon met paarden en honden, maar nadat ik de kans kreeg om een in de dierentuin overleden olifant te onderzoeken, ben ik breder gaan kijken. Nu heb ik van alles in de la, van giraffes en kangoeroes tot orka's en potvissen.’  

Elk dier is een puzzelstukje 

Die collectie dieren, allemaal per ongeluk overleden, blijkt nu een goudmijn. ‘We kunnen nu het verschil in kraakbeen koppelen aan een andere leefstijl. Dieren die in het water zwemmen kennen een hele andere belasting dan lopende landdieren, en dat laten de gewrichten en het kraakbeen zien. Zeezoogdieren missen bijvoorbeeld die kenmerkende boogjes. Dat geeft aanwijzingen dat de krachten die tijdens lopen optreden een rol kunnen spelen in de ontwikkeling van het kraakbeen. Zo puzzelen we steeds verder naar het antwoord.’  

De beste omstandigheden voor boogjes 

Alle kennis die het onderzoek aan andere zoogdieren en de modellen oplevert koppelt Jos vervolgens aan zijn expertise in 3D bioprinten – het printen van cellen en weefsels. ‘We kunnen al heel veel met onze bioprinters. Maar we zullen de technologische kant van het printen van boogjes moeten combineren met biologische signalen om ervoor te zorgen dat zo'n print uiteindelijk écht lukt en goed integreert in de rest van het kraakbeen.’ 

Een soepel gewricht als vergezicht 

Het uiteindelijke doel van deze kennis is om betere behandelingen voor mensen en dieren te kunnen maken. ‘Als we het kraakbeen beter kunnen namaken, en reparaties goed kunnen laten integreren in de rest van het gewricht, dan blijven de gewrichten langer gezond,’ besluit Jos. ‘Een gezond bewegingsapparaat wordt steeds bepalender voor gezond ouder worden. Zeker nu we beter worden in het genezen van andere aandoeningen zoals hart- en vaatziekten en kanker, en ouderen langer leven.’