Bij operaties die botdefecten moeten herstellen is het al ruim een eeuw de standaard om bot elders uit het lichaam te gebruiken als vervanging. We weten alleen dat getransplanteerde cellen snel sterven en dan niet meer bijdragen aan nieuwe botvorming. Dat moet effectiever kunnen, en UMC Utrecht en UTwente hebben voor onderzoek naar het langer in leven houden van getransplanteerde cellen twee subsidies van bij elkaar zo’n €1,5 miljoen gekregen.

Regeneratieve geneeskunde staat voor het repareren of vervangen van beschadigde weefsels en organen door gebruik te maken van lichaamseigen herstelprocessen. Bij het repareren van botdefecten wordt tot nu toe lichaamseigen bot gebruikt als bronmateriaal. Maar dat bot overleeft de transplantatie grotendeels niet, omdat de cellen in het bot verstoken raken van zuurstof en voedingsstoffen.

Het voorzien van deze cellen van voldoende voedingstoffen en ze zo in leven houden, zelfs zonder zuurstof, kan deze transplantaties mogelijk succesvoller maken, want het overbrugt dan de tijd die het lichaam nodig heeft om nieuwe bloedvaten aan te leggen. Maar het zou ook nieuwe manieren van regeneratie mogelijk kunnen maken, op basis van gekweekte cellen of slimme materialen die celgroei en dus botgroei bevorderen.

Voortbouwen op een ontdekking

Beide subsidieprojecten, een ZonMW Open Competitie en een TKI Health Holland, bouwen voort op een ontdekking die in Twente gedaan werd. Debby Gawlitta is universitair hoofddocent in Botregeneratie en samen met hoogleraar en orthopedisch chirurg Moyo Kruyt hoofdonderzoeker voor de projecten vanuit het UMC Utrecht. Debby legt uit: ‘Cellen kunnen in noodsituaties suiker maken uit glycogeen, een groot molecuul dat uit glucose bestaat en in de cellen te vinden is. De ontdekking was dat cellen dat ook kunnen met glycogeen dat niet in de cel, maar eromhéén zit.’

Dat betekent dat het nuttig kan zijn om levende implantaten te verrijken met glycogeen. ‘Een glycogeenrijke omgeving zou die cellen na transplantatie een voedselbron geven die hen in staat stelt te overleven tot het weefsel hersteld en functioneel doorbloed is.’

Veel details om uit te zoeken

Het is spannend om een nieuwe weg in te slaan als onderzoeker, maar dat betekent dat veel vragen nog onbeantwoord zijn. De twee projecten maken het mogelijk om meerdere vragen te onderzoeken. ‘We weten inmiddels dat cellen vier weken blijven leven zonder zuurstof als er glycogeen beschikbaar is,’ zegt Debby. ‘Maar wat we nu gaan uitzoeken is hoe we die glycogeen het beste kunnen aanbieden, en of de cellen nog goed functioneren als ze uit zo’n soort zuurstofloze “winterslaap” komen.’

Debby ontwikkelt daarvoor ook nieuwe modellen om de groei en ontwikkeling van botweefsel beter te kunnen bestuderen. Om de exacte benodigdheden van de cellen in kaart te brengen is ook het stofwisselingslaboratorium van Maria Rodriguez Colman in het UMC Utrecht bij het onderzoek betrokken.

Veelzijdig toepasbaar

Wat Debby drijft is het vinden van een oplossing voor grote botdefecten bij patiënten. ‘Je moet als onderzoeker flexibel zijn, want van tevoren weet je niet wat werkt. Dit project is daarom wel tof, omdat de kennis die we opdoen over glycogeen voor veel mogelijke behandelingen nuttig kan zijn. Het langer in leven houden van cellen in bottransplantaties die nu al gedaan worden kan het herstel na die ingreep mogelijk versnellen of verbeteren. Maar voor nieuwe behandelingen, zoals het inbrengen van gekweekte cellen of bij regeneratie gestuurd door slimme materialen, is levensduur ook belangrijk.’