Vlaamse topwetenschappers blikken vooruit: Kunnen we tegen 2030 botten en organen printen?

Soms laten bepaalde onderdelen van ons lichaam het afweten en moeten ze vervangen worden. Prothesen uit metaal kunnen een kapotte heup of knie wel weer aan de praat krijgen, maar ze gaan helaas niet levenslang mee. Voor een nieuw hart, nieuwe longen of een nieuwe lever ligt het nog moeilijker: daarvoor moet eerst een geschikte donor gevonden worden. Maar wat als we nu eens stukken van ons lichaam zouden kunnen 3D-printen op basis van onze eigen cellen? Wereldwijd wordt met man en macht gewerkt aan deze technologie, en professor Liesbet Geris van de KU Leuven is één van hen. Hetty Helsmoortel, Wim De Maeseneer

di 31 dec 2019  06:18

Als de ruimtevaartorganisatie NASA in jouw vakgebied een wedstrijd uitschrijft waarmee 500.000 dollar te winnen is, dan weet je als wetenschapper dat je ergens mee bezig bent wat de toekomst wel eens drastisch zou kunnen veranderen. Professor Liesbet Geris is zo iemand. Zij doet met haar team onderzoek naar het 3D-printen van levende implantaten.

“Wij zoeken naar oplossingen voor problemen in het bot of het kraakbeen die ons lichaam zelf niet kan herstellen. Denk daarbij aan zeer zware breuken, aan mensen die door een tumor een groot stuk bot zijn kwijtgespeeld of aan ernstige problemen in het kraakbeen van de knie”, vertelt professor Geris. 

De grootste wetenschappers zijn diegene die iets voor de patiënt kunnen betekenen

Om ons te tonen hoe haar onderzoek precies in zijn werkt gaat, neemt Geris ons mee naar haar indrukwekkende 3D-bioprinter. “Hier proberen we levende stukken weefsel te maken door ze laagje per laagje te printen. In onze levende implantaten zijn ook altijd cellen van de patiënt zelf aanwezig. In tegenstelling tot implantaten uit metaal of plastic integreren die volledig in het lichaam en groeien ze zelfs mee. Daardoor moet je ze niet om de paar jaar vervangen.”

Geris is er dan ook van overtuigd dat deze levende implantaten binnen 10 à 15 jaar een groot verschil kunnen maken voor heel wat patiënten.

Bekijk hier de beelden van het onderzoek van geprinte implantaten en de 3D-bioprinter (lees verder onder de video):

Orthopedische nachtmerrie

Toch hoeven bepaalde mensen niet eens meer zo lang te wachten. Over een tweetal jaar hoopt professor Geris namelijk te kunnen starten met het behandelen van een aantal jonge kinderen met een genetische aandoening.

“Kindjes met neurofibromatose hebben een fout in het DNA waardoor ze op hele jonge leeftijd een spontane breuk krijgen in één van de botten in hun arm of been. Die breuk geneest niet meer. Soms is de situatie zelfs zo uitzichtloos dat hun ledematen al op heel jonge leeftijd geamputeerd moeten worden. We willen binnenkort testen of we deze kinderen kunnen helpen met zo’n levend implantaat. Als dat lukt, zou het een enorm verschil in levenskwaliteit opleveren.”

Een hart 3D-printen? Daar moeten we nog een lange weg voor afleggen, aldus Liesbet Geris, bio-ingenieur KU Leuven

Toch zijn de toepassingen niet beperkt tot een kleine groep kinderen met een genetische afwijking. Geris is bijvoorbeeld ook hoopvol voor sporters of mensen die op vrij jonge leeftijd een ernstig letsel oplopen. “Vaak moeten zij op middelbare leeftijd bijvoorbeeld een nieuwe knie krijgen. Die moet echter elke 15 jaar vervangen worden. Deze techniek zou een eenmalige oplossing kunnen bieden, eens ze helemaal op punt staat.”

Maar aan de behandeling hangt wel een hoog prijskaartje vast, voegt professor Geris toe. “Er wordt een stuk weefsel op maat van de patiënt gemaakt. We zullen moeten bekijken voor welke patiënten de kosten opwegen tegen de voordelen. Voor een 90-jarige die een heup breekt, zullen we bijvoorbeeld een gewoon implantaat blijven gebruiken, omdat bij hen een snelle revalidatie primeert.”

Een hart uit de 3D-printer

Eerlijk is eerlijk: ergens hadden we gehoopt een volledig orgaan uit de 3D-printer te zien komen, eerder dan een stukje kraakbeen van enkele millimeters groot. “Wereldwijd wordt aan heel wat andere organen gewerkt. Met de huid staan ze momenteel het verst, daarmee worden op dit moment al patiënten behandeld. Daarna volgen bot en kraakbeen, waar wij dus mee bezig zijn. De derde toepassing die ik in de kliniek zie belanden is de lever, maar daar is nog véél werk aan de winkel.”

Dit jaar beweerde een Israëlische wetenschapper nochtans dat hij erin geslaagd was een volledig hart met compleet bloedvatensysteem te 3D-printen. “Dat was behoorlijk overdreven, want het hart werkte helemaal niet”, zegt Geris.

“Dat soort overdrijvingen zijn niet zonder gevaar, want ze kunnen de vooruitgang van de wetenschap blokkeren. Als wij nu bijvoorbeeld een onderzoeksvoorstel indienen waar we een heel klein onderdeeltje van de technologie willen bestuderen, durven sommigen te redeneren dat ze daar toch geen geld meer moeten insteken omdat het in Israël al gelukt is. En zo lopen we het risico om belangrijk onderzoeksgeld mis te lopen.”

De grootste wetenschappers zijn diegene die iets voor de patiënt kunnen betekenen

Nochtans zijn bijkomende investeringen van cruciaal belang. Want één van de grootste redenen waarom we nog geen werkende organen zoals het hart kunnen bouwen, is omdat er vaak nog geen goed bouwplan is. “Ook daar proberen we hier ons steentje toe bij te dragen. Niet alleen door te onderzoeken hoe een afgewerkt orgaan in elkaar zit, maar ook door de hele biologische ontwikkeling van zo’n orgaan onder de knie te krijgen. Zo kunnen we met onze levende implantaten veel vroeger in het proces ingrijpen.”

“Neem nu het kraakbeen: daar willen we eigenlijk liever een stukje weefsel inplanten dat een voorloper is van het uiteindelijke kraakbeen. Op die manier kunnen de cellen in het lichaam zelf tot volledige ontwikkeling komen en is de kans groter dat ze volledig integreren.”

Patiënten belangrijker dan publicaties

Na een hele voormiddag op de tiende verdieping van Gasthuisberg Leuven is één ding alvast duidelijk: Liesbet Geris wil deze technologie van A tot Z beheersen, om zoveel mogelijk mensen te kunnen helpen. “Als ingenieur kan ik er enorm van genieten om het hele proces vanaf de basis mee te maken. Zoeken naar welke cellen we best gebruiken, zoeken naar de juiste technologie om weefsels te bouwen, grote dierenexperiment mee vorm geven en uiteindelijk de vertaling naar de patiënt.”

“Ik heb dan ook liever dat patiënten op een goede en veilige manier kunnen geholpen worden, dan dat mijn naam bovenaan belangrijke publicaties staat. Er zijn zoveel verschillende manieren waarop je als wetenschapper kan bijdragen. Ikzelf heb daar niet per se een artikel in Nature (een gerenommeerd wetenschappelijk vaktijdschrift, red.) voor nodig. De grootste wetenschappers vind ik diegene die effectief iets voor de patiënten kunnen betekenen. Mensen geholpen zien worden door mijn onderzoek vind ik dan ook fantastisch.”