Een nieuwe hartklep, een nieuwe nier en een babyzacht huidje op kweek. Het zou goed kunnen dat het snel mogelijk is. Hoever moeten we gaan? En kunnen we door disfunctionele organen te vervangen langzaam maar zeker onsterfelijk worden?

Op dit moment zoeken Mark Post en zijn collega’s naar een manier om bloedvaten uit het ‘niks’ te creëren. Met materiaal van de Technische Universiteit in Eindhoven kan in een petrischaaltje een volledig bloedvat gemaakt worden. Een bloedvat dat in het menselijk lichaam gebracht wordt, daar vergroeit met de lichaamscellen, en in staat is om bloed door samenknijpen rond te sturen. Uiteindelijk zal het mogelijk zijn om complete organen te kweken. Dan kan iedereen met een nierziekte, hartfalen of andere problemen aan organen, gewoon een nieuw orgaan bestellen en vrolijk verder leven. Een mooi en geruststellend idee, of niet?

Tissue engineering
“Écht buiten het lichaam complete organen laten groeien uit een klompje cellen is lastig, want al die cellen moeten voortdurend voorzien worden van zuurstof en voedingsstoffen. Er zijn dus limieten bij de orgaankweek. Een stukje lever kan in een bakje met wat voeding niet uitgroeien tot een complete lever. Zo simpel is het niet.” Aan het woord is Mark Post. Post en zijn collega’s houden zich bezig met tissue-engineering. Ze doen onderzoek naar nieuwe manieren om organen te vervangen. Ze ontwikkelen kunsttissues – namaakweefsels – uit biomateriaal en/of kunstmatig materiaal. Kunsttissue moet sterk zijn, maar moet ook kunnen functioneren als een organisch stukje lichaam. Het lichaam mag het niet afstoten of afbreken, en het materiaal moet op een natuurlijke wijze kunnen functioneren zoals het vervangen lichaamsonderdeel.

Tissue-engineering is niet alleen gericht op kunstaders en kunstnieren. Kunstspieren en kunstbotten zijn ook in de maak. Wie weet kun je in de toekomst gewoon een sportwinkel binnenlopen voor een stel kuitspieren om zonder gerichte training de marathon te kunnen lopen. Met de tram of bus naar het werk? Ben je mal?! Dat stukje ren je met gemak met de juiste spieren en een oersterk hart!

Maar zover zijn we nog niet…

“Wij kweken nog geen complete organen, complete spieren of complete botten,” vertelt Post. Maar er wordt wereldwijd wel al op allerlei niveaus gewerkt aan het kweken van organen die disfunctionele organen kunnen vervangen in het menselijk lichaam. “Wíj werken voornamelijk aan bloedvaten. Wij zijn nog niet zover dat we daadwerkelijk iets in de kliniek kunnen gebruiken en bij patiënten kunnen inbrengen, maar we werken wel aan biomateriaal dat daarvoor geschikt zou zijn.”

Mark Post
Wie is Mark Post ook alweer? Hij is niet alleen bezig met de kweek van menselijk vlees. In 2013 presenteerde hij ook de eerste kweekburger.

hamburger

Biomateriaal
“Biomaterialen noemen we bio omdat ze als gemeenschappelijke eigenschap hebben dat ze in het lichaam geaccepteerd worden door de cellen. Er ontstaat altijd wel een reactie als je materialen implanteert, maar deze biomaterialen onderscheiden zich doordat ze een interactie aangaan met de lichaamscellen en een niet al te grote reactie teweegbrengen in de vorm van afweer of afbraak.” De materialen zijn dus wél kunstmatig, want ze komen niet zo uit de natuur. “Materialen die wel uit de natuur komen, zijn biobased materialen,” zegt Mark Post. “De biomaterialen zijn meestal gesynthetiseerde stoffen. Ze bestaan uit polyurethanen, polyactate, glycolzuur of polymeren; allemaal kunstmatige stoffen. Er wordt ook gewerkt en nagedacht over biobased materialen, bijvoorbeeld polymeren uit de schaal van schaaldieren, of cellulose-achtige materialen van planten en bomen.”

“Het hele principe van biomaterialen als implantaten is dat ze uiteindelijk vervangen worden door gewoon weefsel.”

Mark Post en zijn collega’s werken momenteel aan kunstmatige aders. “We maken ze voornamelijk van polyurethanen. Alleen is dit een heel breed begrip: sommige lijmen zijn namelijk polyurethaan en dakisolatie is ook van polyurethaan. Polyurethanen kunnen dus van alles zijn, waaronder ook vormen die in het lichaam gebruikt kunnen worden.” Polyurethanen zijn vrij stevig, vertelt de onderzoeker. Toch worden ze heel langzaam afgebroken in het lichaam. “Ze worden wél vrij goed geaccepteerd door het lichaam,” vertelt Post. “De meeste van de materialen die we gebruiken zijn dan ook toch op polyurethaan gebaseerd. We voegen er iets aan toe waardoor het in het lichaam omgebouwd kan worden tot een lichaamseigen materiaal.”

Een kweekje van 2 tot 3 maanden
Een complete ader buiten het lichaam kweken tot het voldoende stevig is voor de implantatie, duurt twee maanden. Hiervoor heb je – tot nu toe – altijd cellen nodig uit het bestaande lichaam. “Het maken van biomaterialen en die vervolgens implanteren in het lichaam gaat veel sneller,” weet Post. “Biomateriaal volgroeit in het lichaam in twee tot drie maanden. Het lichaam heeft dus wel nog een tijdje nodig om erop te bouwen.”

“De laatste keer hebben we het materiaal gecoat met een gel die reageert op elektrische stroompjes. Die gel wil zo snel mogelijk cellen in en op zich hebben, die zo snel mogelijk hun functie uitoefenen. En dat is het hele principe van de biomaterialen als implantaten: dat ze uiteindelijk vervangen worden door gewoon weefsel. Anders kunnen we net zo goed staal in het lichaam brengen, maar dan wordt het nooit vervangen door weefsel, groeit het niet mee, en krijgt het nooit de juiste eigenschappen.” De gel reageert op elektrische stimulatie en werkt daardoor als een soort sponsje die de cellen aanzuigt, waardoor er sneller lichaamseigen cellen groeien op de juiste plek. “Dat het werkt blijkt uit de tests bij proefdieren,” vertelt Post. Het is nog niet bij mensen gedaan.

Complete kunstorganen
Kunstaders en andere kunstweefsels zijn nog niet voor u, als consument thuis, beschikbaar in bijvoorbeeld een webwinkel. Elk orgaan vereist namelijk een ander materiaal dat de functie van het orgaan kan overnemen, of op een bepaalde plek in het lichaam ervoor kan zorgen dat er nieuw orgaanweefsel aangroeit. Maar misschien is het niet eens nodig om voor elk orgaan een materiaal te ontwikkelen. “Misschien kunnen sommige organen wel zonder en kunnen ze gewoon vanuit celklompjes voortborduren,” zegt Post. “Bij sommige organen moet het weefsel steviger zijn en hebben de cellen meer support nodig zoals bij bloedvaten, hartkleppen en hartweefsels. Andere organen, zoals de eilandjes van Langerhans (een deel van de alvleesklier), hoeven maar heel klein te zijn en hebben misschien niet eens een speciale structuur nodig.” De lever is namelijk eenvoudiger qua structuur. Andere weefsels, zoals botten, vereisen weer totaal andere materialen. “Het is niet op één hoop te gooien,” aldus Post.

“Het zal in de toekomst mogelijk zijn.”

Het is wel de gedachte dat het in de toekomst mogelijk is om complete kunstorganen te maken. Er worden steeds complexere structuren gemaakt, waar ook bloedvaten en zenuwen in zitten, vertelt de weefselengineer. “Het zal in de toekomst mogelijk zijn.”

Wanneer?
“Voor bloedvaten, die hele simpele structuren hebben, misschien al over tien jaar. Voor botten zijn er al een aantal (kleine) toepassingen en ik denk dat nieuwe botten één van de eerste applicaties zullen zijn. Maar voor bijvoorbeeld compleet nieuwe harten en nieren gaat het echt nog wel even duren. In ieder geval langer dan tien jaar.” We moeten dus nog even geduld hebben om te shoppen voor een langer leven.

Positieve of negatieve ontwikkelingen?
Voor bijvoorbeeld jonge kinderen met een aangeboren hartafwijking zijn het zeker nuttige ontwikkelingen. “Het is ook gewoon een lógische ontwikkeling in de geneeskunde,” zegt Post. “Als we de organen die zichzelf niet kunnen repareren – zoals de eilandjes van Langerhans bij diabetes type 1, of harten bij een hartinfarct – kunnen oplappen, krijgen mensen een betere kwaliteit van leven en leven ze mogelijk ook langer.” Post ziet het als een onomstreden strategie van de geneeskunde. Op de vraag of we uiteindelijk onsterfelijk kunnen worden, antwoordt hij: “Daar ziet het niet naar uit. Onze sterfelijkheid komt ergens vandaan. Vrijwel alle cellen in ons lichaam stoppen op een gegeven ogenblik met vermenigvuldigen,” vertelt hij. “Geïmplanteerde materialen die het lichaam zelf het orgaan weer opnieuw laten maken, zijn natuurlijk ook afhankelijk van de deling van de cellen.” Aan het einde van de celdeling wordt voorlopig nog niet geknutseld. Onnodig eigenlijk, want door onze verbeterde leefstijl, hygiëne en voeding, worden we allemaal ouder en gaat onze celdeling ook langer mee. “Kinderen die nu geboren worden, hebben een levensverwachting van 100 jaar,” vertelt Post. We worden allemaal ouder en voorlopig zien we daar geen afzwakking in, in de groei van de levensverwachting. “Waar dat uiteindelijk naartoe gaat, weet geen mens,” zegt Post.

“We worden dan allemaal een soort van lopende mutanten.”

“Wat we wel weten is dat elke cel zich maar een eindig aantal keren kan vermenigvuldigen en dan dood gaat. Nieuwe cellen moeten nog altijd komen uit de deling van bestaande cellen. “Het enige wat je dan kunt doen, en daar zijn wel mogelijkheden voor,” vervolgt de wetenschapper, “is om te zorgen dat cellen eindeloos blijven delen. Maar ja, dan worden we toch allemaal een soort van lopende mutanten. Ik weet niet of je dat zou moeten willen.”

Wist je dat er in de natuur cellen zijn die zich wel oneindig kunnen delen? Denk maar aan kankercellen. Daarnaast schijnen er spoorelementen te zijn uit kwallen die oneindig door kunnen leven. Dus helemaal ondenkbaar of onnatuurlijk is het niet om onsterfelijk te worden. Het is alleen de vraag of het wel zo wenselijk is. Want als alles in je lichaam vervangen is, ben je dan nog wel dezelfde persoon? Het is een vraag die (gelukkig) nog lang niet aan de orde is.