De bladeren voorzien het weefsel van een heel fijn vatenstelsel dat de 3D-printer nog niet kan maken.

Wetenschappers staan te springen om menselijke weefsels en organen te regenereren. In het lab worden die weefsels en organen al op kleine schaal gekweekt. Maar het is lastig gebleken om grote stukken weefsel of complete organen te kweken die in het lichaam kunnen worden getransplanteerd.

Vatenstelsel
Dat heeft met name te maken met het vatenstelsel dat nodig is om bloed tot diep in het ontwikkelde weefsel door te laten dringen. Er zijn verschillende manieren om zo’n vatenstelsel te maken. Zo wordt vaak gebruik gemaakt van 3D-printers. Deze printers kunnen wel vaatjes maken, maar niet de superfijne vaten die nodig zijn om zuurstof, voedingsstoffen en andere belangrijke moleculen in het weefsel door te laten dringen.

Plant
Wetenschappers hebben nu een unieke oplossing bedacht voor dit probleem. Ze lenen gewoon het vatenstelsel van planten. “Planten en dieren gebruiken heel andere manieren om vloeistoffen, chemische stoffen en macromoleculen te transporteren, maar er zijn verrassende overeenkomsten in de structuur van hun vatenstelsel,” zo schrijven ze in het blad Biomaterials.

Hier zie je een spinazieblad dat zijn plantencellen verliest. Wat overblijft, is het vatenstelsel. Dat vatenstelsel bestaat voornamelijk uit cellulose: een stof die afbreekbaar is en niet schadelijk is voor mensen. Afbeelding: Worcester Polytechnic Institute.

Spinazie
In experimenten namen de onderzoekers hun toevlucht tot de spinazieplant. Ze namen enkele bladeren van de plant en ontdeden deze van hun plantcellen. Vervolgens lieten ze vloeistoffen en piepkleine korreltjes die qua grootte vergelijkbaar waren met menselijke bloedcellen door de vaten van het spinazieblad lopen. Tegelijkertijd plantten ze in de aderen van het blad menselijke cellen die normaliter de bloedvaten bekleden.

Hartweefsel
Het spinazieblad voorziet menselijke cellen die op het spinazieblad groeien van zuurstof en voedingsstoffen. Met behulp van de spinaziebladeren kunnen – zo tonen de onderzoekers in experimenten aan – lagen gezond hartweefsel worden gekweekt. Dat weefsel kan in de toekomst ingezet worden om mensen die een hartaanval hebben gehad, te behandelen.

Het onderzoek is een ‘proof-of-concept’: het bewijst dat we het vatennetwerk van planten kunnen gebruiken om bloed tot diep in het ontwikkelende weefsel door te laten dringen. Tijdens deze experimenten werd gebruik gemaakt van spinaziebladeren, maar ook andere planten kunnen worden ingezet. Welke plant het meest geschikt is, is afhankelijk van het type weefsel dat je wilt kweken. Zo is het vatenstelsel van een spinazieblad heel geschikt voor weefsel met veel vaten, zoals hartweefsel. “Er moet nog veel werk verzet worden, maar dit is tot op heden veelbelovend,” vindt onderzoeker Glenn Gaudette.