In het begin was er het oorbeschermer: naakt, roze en met op zijn rug een grotesk oorachtig aanhangsel ter grootte van het oor van een kind. Toen een afbeelding van dit door muizen gegroeide 'oor' - eigenlijk een stuk kraakbeen van een koeienknie en geïmplanteerd in het knaagdier - op internet circuleerde, schokte het zowel wetenschappers als het publiek. Maar het suggereerde ook het potentieel voor weefseltechnologie om een revolutie teweeg te brengen in de opties voor degenen die organen of lichaamsdelen nodig hadden - in dit geval een oor.
gerelateerde inhoud
- Onderzoekers groeiden miniatuur menselijke maagpijn uit stamcellen
- De twee nieuwste Nobelprijswinnaars openden Pandora's doos met stamcelonderzoek en klonen
Helaas beweegt de wetenschap niet altijd in vloeiende sprongen en grenzen. En dus, 20 jaar later, hebben politieke en bureaucratische hindernissen betekend dat genetisch gemanipuleerde oren nog steeds niet commercieel beschikbaar zijn in de VS, waar honderdduizenden mensen oorletsel hebben opgelopen als gevolg van schotwonden, oorkanker of microtia, een misvorming van het uitwendige oor. (In China testen de onderzoekers die het oorstukje hebben ontwikkeld momenteel de techniek om kraakbeen in menselijke oren te laten groeien.)
Nu wil een team van onderzoekers uit de VS en het VK dat veranderen. Geïnspireerd door de oorkoker, hebben artsen van de Universiteit van Californië in Los Angeles en het Centre for Regenerative Medicine van de Universiteit van Edinburgh een nieuwe techniek geperfectioneerd om een volledig gevormd menselijk oor te laten groeien, met behulp van eigen stamcellen van patiënten. Ze beginnen met een 3D-geprinte polymeervorm van een oor, die vervolgens wordt geïmplanteerd met stamcellen getrokken uit vet. Terwijl deze stamcellen differentiëren in kraakbeen, degradeert het polymeersteigerstel, waardoor een volledig "oor" achterblijft dat is gemaakt van volwassen kraakbeencellen.
De nieuwe aanpak kan "alle aspecten van chirurgische zorg veranderen", zegt Dr. Ken Stewart, een van de onderzoekers en plastisch chirurg in het Royal Hospital for Sick Children.
De onderzoekers richten zich op kinderen met microtia, een aangeboren afwijking die ervoor zorgt dat de oren van patiënten onderontwikkeld raken. De aandoening laat mensen achter met een verslaafd stuk kraakbeen en huid aan een of beide zijden van hun hoofd, samen met een groot aantal gehoorproblemen. Momenteel, als een microtiepatiënt een nieuw oor nodig heeft, moet een chirurg in zijn lichaam gaan en kraakbeen van de rib lenen. De chirurg snijdt dat kraakbeen vervolgens in de vorm van het oor, plaatst het onder de huid aan de zijkant van het hoofd van de patiënt en transplanteert meer huid bovenop. De methode is riskant en complex en creëert geen oor dat echt een deel van de patiënt voelt.
Voor de nieuwe techniek gebruikt Stewart een Artec 3D-scanner om een digitaal model van het niet-aangetaste oor van de patiënt te maken, zodat het kan worden afgedrukt. (Als de microtiepatiënt twee aangetaste oren heeft, gebruikt Stewart het oor van een familielid als model.) Het model is gemaakt van bepaalde synthetische polymeren die volgens de onderzoekers aantrekkelijk zijn voor stamcellen - dat wil zeggen dat stamcellen de neiging hebben om vasthouden aan. Zijn collega's, weefselregeneratie-expert Bruno Péault en klinisch docent in plastische chirurgie Chris West, injecteren vervolgens het 3D-geprinte model met de stamcellen, die met behulp van een celsorteerder uit het weefsel van de patiënt worden gezuiverd.
De sleutel tot dit proces is het feit dat de stamcellen zijn afgeleid van vet. Ten eerste is het extraheren van stamcellen veel minder invasief dan het uitvoeren van een beenmergextractie. Maar vet bevat ook de beste soort stamcellen voor dit soort processen, omdat ze overvloedig en gemakkelijk te extraheren zijn, zoals de onderzoekers aantoonden in een paper gepubliceerd in maart in het tijdschrift Stem Cell Research & Therapy. Vetweefsel bevat bovendien mesenchymale stamcellen: krachtige stamcellen die kunnen uitgroeien tot nieuw bot, kraakbeen, spieren en vet.
De onderzoekers benadrukken dat deze technologie het potentieel heeft om veel verder te gaan dan microtia. Het is ook van toepassing op patiënten die een oor hebben verloren aan kanker, of die andere lichaamsdelen van kraakbeen nodig hebben, bijvoorbeeld een nieuwe neus, nieuwe kniegewrichten of heupgewrichten. Het zou zelfs bevorderlijk zijn voor patiënten die mogelijk meer vet nodig hebben; zeg, als ze in het gezicht werden geschoten en een flink stuk van hun jukbeen verloren.
Dus waarom heeft het zo lang geduurd?
Stamcelonderzoek in de VS, met name dat waarbij embryonale stamcellen betrokken zijn, is al lang aangetrokken door conservatieve en religieuze groepen. Federale financiering voor embryonaal stamcelonderzoek was sterk beperkt onder de tweede regering van Bush in 2001. Hoewel president Obama later de presidentiële orde van Bush teniet deed en de deuren opende voor meer stamcelonderzoek in 2009, blijven er nog beperkingen bestaan. Algemene richtlijnen die over alle studie in de VS zijn gegooid, hebben volgens West van de Universiteit van Edinburgh tot op zekere hoogte het stamcelonderzoek in Amerika bemoeilijkt.
Met andere woorden, zelfs onderzoek met volwassen stamcellen - zoals de mesenchymale stamcellen die het West-team gebruikt - neigt ertoe om op te hopen in die controverse. "De conservatieve kant van de samenleving wil niets te maken hebben met embryonaal stamcelonderzoek en helaas hebben ze de baby met het badwater weggegooid, " zegt West. "Omdat er zo veel oppositie is geweest tegen stamcelonderzoek, heeft het een veel breder onderzoeksgebied tot staan gebracht dan alleen embryonale stamcellen."
In het VK moeten de onderzoekers ethische goedkeuring aanvragen bij een onafhankelijk panel van deskundigen en leken, die het voorstel op een niveau onderzoeken dat andere soorten onderzoek niet vereisen. China staat er daarentegen om bekend dat het een van de meest onbeperkte toezichtsregels voor stamcellen ter wereld heeft. "[China] is erg ontspannen als het gaat om klinische proeven en onderzoeken bij mensen en stamcellen, " zegt Péault, van de Universiteit van Edinburgh en de Universiteit van Californië. "Hun voorschriften zijn zeker veel relaxter dan die van ons."
"Ze hebben een voorsprong gehad", zegt West. "Dat wil niet zeggen dat ze iets verkeerd hebben gedaan, het betekent alleen dat we een langere route moeten nemen om bij hetzelfde punt te komen."
Péault schrijft de trage acceptatie en publieke release van deze technologie toe aan de oude kijk op medicijnen en het nieuwe karakter van de nieuwe techniek. “Het is een heel bijzonder project. Er is bijna iets artistiek in dit project, "voegt hij eraan toe, en merkt op dat Stewart de meeste oren die hij met de hand maakt, snijdt. Hoewel het team nog steeds samenwerkt met de FDA om goedkeuring te krijgen voor het werken met menselijke patiënten, hoopt Péault nog steeds dat ze deze technologie kunnen voltooien en binnen een paar maanden op patiënten kunnen toepassen.
"Idealiter kunnen mijn collega's hier gebruik van maken", zegt hij. "Ik ben zeer geïnteresseerd in de daadwerkelijke medische impact die het zal hebben."
Noot van de redactie, 3 januari 2017: dit artikel vermeldde oorspronkelijk dat de Artec 3D-scanner werd gebruikt om het oormodel af te drukken; het wordt eigenlijk gebruikt om het oor van de patiënt te scannen.
