Een echte nier printen, ooit

Huidcellen en een kleine nier zijn al gekweekt. In de regeneratieve geneeskunde wordt vooruitgang geboekt. Pionier Anthony Atala zoekt nu vooral naar de juiste techniek voor ieder orgaan.

Noem zijn naam tegen zijn vakgenoten en het gesprek komt al snel op die befaamde speech. Het is 2011, Anthony Atala spreekt een lekenpubliek toe. Op tweederde van de speech draait hij zich om naar het mysterieuze apparaat achter hem, tot dan toe in duister gehuld. Spot aan: een driedimensionale nier, half af, staat in het hart van een soort inktjetprinter. Die brengt laagje voor laagje menselijke, gekweekte cellen in de juiste vorm aan (www.ted.com, zoekterm 'atala').

Een staaltje theater waarmee hij zijn toehoorders verblufte. Maar de Amerikaanse arts, gemiddeld postuur, onopvallende blazer, blijkt in werkelijkheid een zeer bescheiden man. Hij wordt niet graag aan zijn spraakmakende optreden herinnerd, blijkt deze dag op de Technische Universiteit Twente. "Zo ben ik niet. Je ziet daar alleen het eindresultaat van mijn werk, ik praat liever over de wetenschappelijke weg er naartoe."

Dat laatste heeft hij eerder deze middag gedaan in een collegezaal, voor een derde gevuld met jonge en wat oudere wetenschappers die actief zijn op hetzelfde terrein als hij: de zogeheten regeneratieve geneeskunde. Het kweken van menselijke huid bijvoorbeeld, of bloedvaten uit lichaamseigen stamcellen. Of, ooit, menselijke organen: de nier die Atala op dat donkerrode podium toonde, ziet er van de buitenkant echt uit maar produceert nog geen urine, en is nog lang niet geschikt om in een mens te implanteren.

Maar vooruitgang wordt er geboekt en Atala speelt op dit terrein in de voorhoede. Hij leidt het Wake Forest Institute for Regenerative Medicine in North Carolina, waar de afgelopen twintig jaar zo'n 1000 wetenschappers in touw zijn geweest om te komen waar ze nu zijn.

Waar dat is? "We zijn inmiddels in staat om een klein formaat nier te maken die we in koeien implanteren, ongeveer de grootte van een walnoot. Daar komt werkelijk urine uit. De volgende stap is: hoe maken we een nier die groot genoeg is."

De ettelijke hordes heeft hij eerder die middag al opgesomd voor de verzamelde medici, biochemici, celbiologen en biomedisch ingenieurs. Sinds de jaren tachtig zijn wetenschappers flink opgeschoten met het kweken van allerlei celtypen uit stamcellen. Maar hoe voorzie je nieuwe weefsels van bloedvaten, zodat een massief orgaan als de nier voldoende wordt doorbloed? Hoe bouw je organen van verschillende celtypen? En een typische vraag voor de technici in Twente: welke in het lichaam afbreekbare materialen zijn geschikt als drager om ze in de juiste vorm te laten groeien?

Atala's voornaamste wapenfeit tot dusver was de blaas die hij in 2006 implanteerde bij zeven kinderen. Daarvoor had hij eerst een stukje blaaswand ter grootte van een halve postzegel uitgenomen. Daaruit isoleerde hij twee soorten voorlopercellen, voor spieren voor de binnenbekleding van de blaas. Die bracht hij aan op de buiten- en binnenzijde van een op maat gemaakte mal. Na een paar weken bij een aangename 35 graden, in een zuurstofrijke omgeving, had hij een nieuwe blaas, klaar om te implanteren. "De patiënten maken het nog steeds goed", verzekert hij. Voorheen hadden ze een kleine, samengebalde blaas; hun nieuwe blaas bleek zelfs met ze mee te groeien.

Medisch stuntwerk? Geen sprake van. "Dit was het sluitstuk van een jarenlange ontwikkeling", benadrukt Atala. "We treden altijd pas naar buiten als we zeker weten dat het ons is gelukt." Daarbij gaat de moeilijkheidsgraad steeds een stukje omhoog, van plat weefsel naar buisstructuren - zoals bloedvaten, of de urinebuis -, en vervolgens de beroemde blaas. Waarna het met organen als nier, hart en lever nog weer een stuk ingewikkelder wordt.

Inmiddels heeft Atala een flinke trukendoos tot zijn beschikking. Het driedimensionaal printen van organen is een mogelijkheid, zelfs inclusief de benodigde bloedvaten. Die worden vervolgens gevoerd met de specifieke bloedvat-voorlopercellen.

Of, een andere techniek: een voor transplantatie ongeschikte lever wordt schoongewassen, zodat alleen de wijdvertakte bloedvaten overblijven. Die worden met jonge bloedvatcellen gevuld. Die slaan aan het vermenigvuldigen, met als resultaat verse vaten. Door daar lever-voorlopercellen op aan te brengen ontstaat na enkele weken - experimenteel, nog lang niet geschikt voor transplantatie - iets wat al begint te lijken op een menselijke lever.

"Zo hebben we een handvol technieken die we allemaal uitproberen, voor elk orgaan", zegt Atala. "Op die manier kunnen we beoordelen wat het beste werkt, en voor welke patiënten." Binnenkort begint een proef bij mensen met het rechtstreeks in de zieke nieren injecteren van gezonde, jonge voorlopercellen, in de hoop dat de nierfunctie weer voldoende herstelt. Maar een compleet orgaan uit het laboratorium is nog ver weg. "Dat is niet iets waar we nu concreet mee bezig zijn", zegt Atala. "Ons doel is het herstellen van lichaamsfuncties en daarvoor heb je doorgaans niet een heel orgaan nodig. Zelfs met tien procent nierfunctie kom je doorgaans een heel eind."

Een grootheid onder wetenschappers
Wouter Dhert, hoogleraar regeneratieve geneeskunde, UMC Utrecht:

"Anthony Atala is een pionier. Ik wil me niet naast hem positioneren, hij is echt een grootheid. Hij kan het bovendien heel goed uitdragen, met gevoel voor theater. Ik vind dat mooi, dat wetenschappers laten zien wat ze kunnen. De blaas die Atala heeft gekweekt uit lichaamscellen is nog niet helemaal hetzelfde als een echte blaas. Maar het is een enorme stap voorwaarts. Momenteel werkt Atala aan het printen van organen, iets waar we in Utrecht ook heel ver mee zijn, maar dan voor bot en kraakbeen. We zijn inmiddels in staat om daar ruimtelijke structuur in aan te brengen, met natuurlijke verschillen in botdichtheid. Daarmee hopen we mensen te kunnen helpen met bijvoorbeeld gewrichtsslijtage. We proberen nu om daarin vaten te laten ontspruiten, met behulp van menselijke eiwitten die cellen gaan aanzetten tot vaatgroei."

Niels Geijsen, hoogleraar regeneratieve geneeskunde, Hubrecht Instituut voor stamcelbiologie:

"De dingen die Anthony Atala doet lijken futuristisch, maar een deel zal zeker toepassing gaan vinden in de kliniek. De blaas die hij ontwikkelde is revolutionair. Atala denkt in de toekomst ook complexe organen te kunnen maken, door een matrix te printen en daar cellen op te laten groeien. Dat is anders dan een blaas of een huid. In organen zoals de nier of het hart moeten cellen op complexe wijze samenwerken. De tijd moet uitwijzen of het gaat lukken."

Wim Fibbe, hoogleraar stamcelbiologie, Leids Universitair Medisch Centrum:

"Het is al vreselijk moeilijk om relatief 'eenvoudig' weefsel als bot te kweken. Je kunt perfect op maat gemaakte stukjes maken, maar het valt niet mee om dat ook echt sterk te krijgen. Het juiste dragermateriaal is belangrijk en dat is enorm in ontwikkeling: ruw, glad, met gaten of poriën. Daarmee kun je cellen functioneel beïnvloeden. Daar gaat vast veel uitkomen. Mijns inziens gaat het te ver om te denken dat we in het laboratorium de embryonale ontwikkeling kunnen nabootsen, een hele nier gaat niet lukken. Bij het regenereren van organen gaat het vooral over het overnemen van een deel van de functie en dat zou al een enorme vooruitgang betekenen."

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2021 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden