Biofabricage geeft patiënten op maat gemaakte oplossingen voor hun ziekten

Het 3D-printen van weefsels, het maken van steigers die bot en kraakbeen nabootsen of het ontwerpen van vaattransplantaten voor patiënten die een dialysebehandeling volgen, zijn slechts drie voorbeelden van biofabricage. Dit onderzoeksdomein richt zich op het creëren van weefsels en organen door het combineren van geavanceerde technologieën, van celkweek tot 3D-printen. Biofabricage biedt patiënten de mogelijkheid om op maat gemaakte behandelingen te krijgen voor verschillende ziekten.

Lorenzo Moroni is wetenschappelijk directeur van MERLN, het instituut voor technologie-geïnspireerde regeneratieve geneeskunde van de Universiteit Maastricht. Aan het instituut zijn 120 wetenschappers verbonden, een aantal dat stijgt tot 190 als de samenwerking met internationale onderzoekers en gastwetenschappers wordt meegerekend. De professor heeft meer dan 20 jaar ervaring in biofabricage. We bespraken zijn onderzoek, de belangrijkste trends en zijn carrière.

Biofabricage is de belangrijkste focus van uw activiteiten bij MERLN. Wat betekent dat eigenlijk precies?

“Biofabricage is een reeks technologieën die het mogelijk maakt om ruimte en tijd van biologische materie te controleren. Deze materie kan een hydrogel zijn of een geprint biomateriaal met speciale eigenschappen dat in de ruimte en op een ander tijdstip kan communiceren met de cellen van ons lichaam. In zekere zin is het alsof je cellen een trainingsschema geeft en ze begeleidt bij het werk dat ze moeten doen.”

Dat is een interessante analogie.

“Ja, en als je de cellen op de juiste manier instrueert, loop je het risico dat je ze overbelast. De studie van biomechanica [de wetenschap van beweging van een levend lichaam, red.] en hoe de verschillende mechanische belastingen een bepaald deel van het menselijk lichaam beïnvloeden, speelt een essentiële rol in ons onderzoek.

Wat zijn de verschillen in het werken met verschillende soorten lichaamscellen?

“De eerste verschillen zitten in onze genetische opmaak. Ieder van ons is een andere biologische entiteit. Vervolgens worden weefsels of botten onderworpen aan verschillende mechanische stimulaties. Sommige worden meer samengedrukt, terwijl andere cycli van ontspanning en spanning ervaren. Cardiovasculaire weefsels verwijden en trekken bijvoorbeeld voortdurend samen, net als de hartkamers.”

De gezondheidszorg transformeren: Jayeeta Sengupta over het belang van 3D-printen

We interviewden Jayeeta Sengupta van TNO over het belang van 3D-printen in de gezondheidszorg.

Read More

Wanneer besloot je om voor een carrière in dit vakgebied te kiezen?

“Toen ik de middelbare school afmaakte, twijfelde ik tussen een studie bouwkunde of geneeskunde, maar ik wist niet zeker of ik een goede dokter zou zijn. Tegelijkertijd was ik goed in wiskunde en natuurkunde. Dus besloot ik voor beide faculteiten te solliciteren. Ik kwam er niet door om geneeskunde te studeren, maar ik slaagde wel voor de ingenieurstest.

Een jaar na het begin van mijn studie startte mijn universiteit een opleiding biomedische techniek, die mijn beide interesses combineerde, dus ging ik die studie volgen. Na mijn afstuderen was ik niet overtuigd van een carrière als onderzoeker, dus ging ik op zoek naar een baan in het bedrijfsleven. Ze zeiden me vaak: 'Wat doe je hier? De manier waarop je vragen benadert is die van een wetenschapper: waarom solliciteer je niet voor een Ph.D?'”

Wat gebeurde er toen?

“Ik overtuigde mezelf om het te proberen. Ik werd toen geselecteerd voor een Ph.D. positie in Genua en Utrecht. De positie in Utrecht was bij een bedrijf waarvan ik dacht dat het goed was, omdat het me dicht bij de bedrijfsomgeving zou houden waar ik in eerste instantie naar solliciteerde. Omdat ik toch uit Milaan moest verhuizen, besloot ik het aanbod uit Nederland te accepteren.”

Als je terugkijkt op je carrière, welke momenten zijn je dan het meest bijgebleven?

“Het eerste moment dat bij me opkomt is de periode na mijn promotie. Ik werkte aan een project om steigers te maken voor de regeneratie van skeletweefsels. Dit onderzoek vond een klinische toepassing vanuit het lab, aangezien deze constructies nu bij ongeveer 250 patiënten worden geïmplanteerd. Het gebeurt niet elke dag dat iets dat in het lab is ontwikkeld een klinische toepassing vindt.

Meer recentelijk heb ik samen met nefroloog Joris Rotmans van het Leids Universitair Medisch Centrum een vaattransplantaat ontwikkeld. Deze transplantaten zijn bedoeld voor patiënten die dialyse ondergaan en van wie de aders en slagaders om de dag moeten worden aangeprikt. Gezien de herhaling van dit proces is er letterlijk geen plek om ze aan te prikken. Vaak wordt er een zogenaamde fistel (een kortere weg) gemaakt om de slagader en de ader te overbruggen om deze complicatie te voorkomen. Daarom hebben we deze transplantaten ontwikkeld voor een beter presterend bloedvat voor dialysebehandeling. Op dit moment wordt dit idee klinisch getest.”

Hoe heeft dit vakgebied zich ontwikkeld de afgelopen jaren?

“Ongelooflijk. Niet alleen op het gebied van personalisatie, maar ook op het gebied van technologische ontwikkeling. Een voorbeeld dat bij me opkomt zijn biologische materialen, met de mogelijkheid om de celomgeving van sommige delen van het menselijk lichaam na te bootsen. Deze ontwikkeling heeft de mogelijkheid gecreëerd om menselijke in vitro modellen te maken die verstandiger en betrouwbaarder zijn dan dieren om bijvoorbeeld medicijnen te ontwikkelen. Naarmate dit veld zich verder ontwikkelt, zullen er meer representatieve klinische studies en betere medicijnen komen.

Als het gaat om 3D-printen, is er veel ontwikkeling geweest, vooral in de snelheid van het produceren van de poreuze structuren, ook wel architected materials genoemd, die zich inmiddels ook hebben ontwikkeld.”

Je staat aan het hoofd van MERLN, bent professor en onderzoeker. Hoe combineer je deze verschillende rollen?

“Het is geen gewone baan. Voor mij is het essentieel om activiteiten te doen die me enthousiast houden. Gelukkig zie ik mijn studenten het hele jaar door en dat is misschien wel wat me gemotiveerd houdt. Dit is waarschijnlijk mijn favoriete deel van het werk. Ik vind het leuk om met ze te discussiëren, te begrijpen welke uitdagingen ze aangaan en te luisteren naar de ideeën die ze hebben. Het proces om nieuwe ideeën te genereren houdt me ook erg enthousiast. In de toekomst gaan we onderzoeken hoe we die sportschool voor cellen kunnen bouwen en hoe we ze verschillende trainingsprotocollen kunnen geven om de mechanobiologie achter regeneratieve processen beter te begrijpen.”

Laura De Laporte ontwikkelt georiënteerde hydrogels voor ruggenmergherstel

Het onderzoek van Laura De Laporte richt zich op ruggenmerghydrogels. Ze is een van Europa's meest gerenommeerde experts op het gebied van biofabricage en is een van de sprekers op ons 3D Medical Event.

Read More