Lorenzo Moroni: „In de ruimte is geen zwaartekracht waardoor je driedimensionaal kunt printen.”
Foto Chris Keulen
N.B. Het kan zijn dat elementen ontbreken aan deze printversie.
Interview
Lorenzo Moroni | celbioloog Met biologisch materiaal uit een 3D-printer zou je een wond kunnen repareren. In de ruimte is dat materiaal het best te maken.
Door het raampje van het internationaal ruimtestation ISS kijkt een astronaut neer op aarde, terwijl uit een 3D-printer een zwevend bolletje aan hartcellen rolt. Het klinkt als een ver toekomstbeeld, maar wat betreft Lorenzo Moroni, hoogleraar biofabrication for regenerative medicine, is dit over twintig jaar realiteit. Om die reden gaat het MERLN Institute for Technology-Inspired Regenerative Medicine in Maastricht vanaf april samenwerken met ruimtevaartorganisaties ESA en NASA om menselijk weefsel in de ruimte te printen.
Bij binnenkomst praat Moroni vooral over de indeling van het kantoor: „Iedereen zit hier door elkaar heen, van masterstudenten tot senior onderzoekers. Zo ontstaan de mooiste ideëen.” Moroni doet al twintig jaar onderzoek naar regeneratieve geneeskunde, behandelmethodes die erop gericht zijn cellen, orgaanfuncties en weefsels in het menselijk lichaam te repareren.
Bij regeneratieve processen kun je denken aan de staart van een salamander die weer terug groeit. Of het gewei van een hert dat steeds weer terugkeert. Ook in het menselijk lichaam komt regeneratie voor. Cellen in weefsels gaan dood maar worden ook weer aangevuld door nieuwe exemplaren. Op deze manier wordt ons lichaam elke zeven jaar in zijn geheel vernieuwd en zijn alle cellen vervangen door nieuwe cellen.
„Hier in Maastricht kijken we hoe je met nieuwe technologieën organen, botten of spieren in het menselijk lichaam snel kunt repareren wanneer er schade is”, legt Moroni uit. „Denk aan het repareren van diepe wonden, of het versterken van de hartspier met nieuw weefsel.” Daarvoor is het printen van biologisch materiaal, bio-printing, een van de belangrijkste technieken. En die techniek verder ontwikkelen kan volgens Moroni het allerbest 400 kilometer boven ons hoofd: in het ISS.
Hoe print je biologisch materiaal?
„We printen niet met inkt, maar met een gel vol stamcellen die uit een soort lijmpistool komt. Deze cellen passen zich aan op het type weefsel dat je wilt repareren. Als bloedvaten aangetast zijn bij een diepe snijwond printen we endotheelcellen die de reparatie van een dergelijke wond bevorderen. Voor een beschadigde hartspier print je stamcellen die zich ontwikkelen tot zogeheten cardiomyocyten. Deze cellen kunnen afsterven door zuurstoftekort. Het ontstane littekenweefsel veroorzaakt vaak hartritmestoornissen die weer een nieuwe hartaanval uitlokken. Als je cellen print en het weefsel herstelt, kun je de kans op herhaling verkleinen.”
De volgende stap is dat we dit gaan testen voor kleine beschadigingen bij mensen, bijvoorbeeld een diepe snijwond
Hoe ziet geprint weefsel eruit?
„Het kan een flubberig stukje weefsel zijn, maar we kunnen de cellen ook integreren in bijvoorbeeld pleisters die je op een wond plakt en vervolgens helpen de wond te genezen.”
Maar hechten die cellen dan direct aan het kapotte weefsel?
„Niet altijd, daarvoor heb je zogenoemd dragermateriaal nodig. In ons lichaam is weefsel naast cellen opgebouwd uit een eiwitstructuur, waar de cellen zich in nestelen. Voor nieuwe cellen bootsen we die eiwitstructuur na met een biologisch afbreekbare gel. Deze gel fungeert in eerste instantie als dragermateriaal voor de cellen die we inbrengen. Als de cellen zich gaan delen, bouwen ze stapje voor stapje hun eigen eiwitstructuur en vergaat onze gel. Zo kan een weefsel uitgroeien in een bedje van eiwitten dat meegroeit.”
Worden deze geprinte weefsels al voor mensen gebruikt?
„Nee, we kunnen weefsel nu gecontroleerd laten groeien in het lab. De volgende stap is dat we dit gaan testen voor kleine beschadigingen bij mensen, bijvoorbeeld voor een diepe snijwond die niet vanzelf geneest.
„Wat wel kan: geprinte weefsels gebruiken om nieuwe medicijnen op te testen. Dat werkt veel beter dan dierproeven, omdat je dan test met echt menselijk weefsel. Dat scheelt weer een stap in dat hele testproces.”
De veroudering in het lichaam gaat in de ruimte sneller door de kosmische straling
Waarom wilt u in de ruimte printen?
„Op aarde bestaat zwaartekracht. Als we hier weefsel printen dan doen we dat op een platte oppervlakte, want de gel vol cellen valt simpelweg naar beneden. Daardoor ontstaat er gelaagdheid in hoe cellen geordend zijn, vergelijkbaar met de laagjes in een spekkoek. Als ze uitgroeien doen ze dat dus in laagjes. Dat is niet zoals het in ons lichaam gebeurt. In de ruimte is geen zwaartekracht waardoor je driedimensionaal kunt printen. Hiermee kunnen we weefselstructuren veel beter nabootsen. Rond, hoekig, welke cellen waar in de eiwitstructuur moeten komen, in de ruimte hebben we de regie bij veel meer factoren dan op aarde.”
Hoe ziet dat ruimteweefsel eruit?
„Misschien ken je de zwevende druppeltjes van video’s uit het ISS. Onze celdruppeltjes kunnen we ordenen door middel van geluidsgolven en magnetische krachten, precies zoals ze in het lichaam ook gestructureerd zijn. Dat kan echt alleen bij gebrek aan zwaartekracht.”
Dus u maakt weefsels in de ruimte en brengt ze vervolgens weer terug naar aarde?
„Nee, we gaan daar ook experimenten uitvoeren. De veroudering in het lichaam gaat in de ruimte sneller doordat cellen meer schade oplopen door de kosmische straling. Als we weefsels nabootsen in de ruimte kunnen we die beschadiging veel sneller waarnemen, terwijl we daar op aarde jaren op moeten wachten. Daardoor leren we beter hoe weefsels precies groeien en verouderen. Neem de groei van cardiomyocyten in het hart. Deze cellen groeien en delen zich totdat we volwassen zijn, maar daarna stopt dat hele proces. Waarom is dat zo? Onze snel verouderende weefsels kunnen daar inzicht in geven.”
Eén op de vijf mensen sterft aan hart- en vaatziekten, daar wil ik wat aan doen
U gaat in dit ruimteonderzoek louter naar het hart kijken, waarom?
„Tja, het is toch een beetje de motor van ons lichaam, maar we weten nauwelijks hoe het zichzelf repareert na bijvoorbeeld een hartaanval. Eén op de vijf mensen sterft aan hart- en vaatziekten, daar wil ik wat aan doen. Mijn oom was hartchirurg in Italië en heeft op die manier ontzettend veel mensenlevens gered. Dat wil ik ook, maar dan met geprinte weefsels waarin we tot nu toe onbekende processen blootleggen.”
Waarom zijn ruimtevaartorganisaties NASA en ESA eigenlijk bij dit project betrokken?
„NASA en ESA zijn van plan binnen tien jaar mensen voor langere tijd naar de maan en Mars te brengen. Als mensen daar verwondingen oplopen of last krijgen van andere beschadigingen in het lichaam, is er geen medische hulp. Het printen van cellen zou hen daarbij kunnen helpen. Daarnaast moeten de experimenten die wij willen doen uitgevoerd worden door getrainde astronauten, dus we hebben ze ook echt nodig om dit project te laten slagen.”
U heeft zelf geen ruimtereis gepland staan?
„Nee, vooralsnog niet. Maar als het kan ga ik zéker.”
