Kunstheup krijgt jasje
van levende cellen

Het is er flink stoffig. Bouwgruis ligt dik op de grond. „Dit wordt de ”clean room”, een heel schone ruimte waar we voor duizend patiënten per jaar bot kunnen kweken.” IsoTis timmert aan de weg. Het Bilthovense bedrijf, in 1996 opgericht door de hoogleraren C. van Blitterswijk en K. de Groot, ontwikkelt lichaamsvriendelijke implantaten uit een combinatie van dood en levend materiaal. Want al doet een groot deel van de kunstheupen, -knieën en -tanden het vrij aardig, „het haalt het nooit bij ons eigen weefsel”, zegt algemeen directeur Van Blitterswijk.

De vervangingsgeneeskunde is een vakgebied met grote toekomst. „De gemiddelde levensverwachting is de afgelopen 150 jaar grofweg verdubbeld. Bereikte een man in 1830 de leeftijd van 36 jaar, nu wordt hij 76. Ouderdom komt echter met gebreken. Vooral de groep 40-plussers kampt in toenemende mate met lichamelijke ongemakken. De vervangingsgeneeskunde probeert de kwaliteit van het leven te waarborgen.”

Kunststuk
De markt voor implantaten is enorm. Elke Nederlander kan er in zijn leven gemiddeld één verwachten. Wereldwijd gaat zo'n 24 miljard gulden om in orthopedische implantaten zoals heupen en knieën. Maar hoe goed mensen ook met zo'n kunststuk geholpen kunnen zijn, „je weet dat je iets maakt wat per definitie slechter is dan het te vervangen lichaamsdeel”, verwoordt Van Blitterswijk de problematiek.

Daarom proberen de 45 medewerkers van het Bilthovense bedrijf bij elkaar te brengen wat eigenlijk niet bij elkaar past: dood en levend materiaal. Dat die zich niet zo makkelijk laten verweven, bewijst de samenstelling van de onderzoeksgroep. Zo'n zeven nationaliteiten zijn vertegenwoordigd. „In Nederland is niet genoeg kennis te vinden.” IsoTis noemt de versmelting van materiaalkunde en biologie ”hybride technologie”. „Uiteindelijk willen we implantaten maken die lijken op levend materiaal. Vandaar onze naam. Iso betekent gelijk aan en Tis is de afkorting van tissue, levend weefsel.”

Een stap in die richting is een door IsoTis ontwikkelde deklaag voor kunstheupen. „We brengen op het metaal een laagje keramiek waardoor het implantaat vergroeit met het lichaam. Dat idee wordt al langer toegepast. De helft van de metalen kunstheupen wordt vastgezet met cement. Daarnaast is er al een tijd een heup op de markt met een deklaag van calciumfosfaat. Het bot hecht zich daar goed aan, omdat het zelf ook grotendeels uit zulke zouten bestaat. Maar dat wordt er bij een temperatuur van 10.000 graden Celsius met de snelheid van het geluid opgespoten. Het laagje lijkt daardoor niet op echt bot. Bovendien kunnen we dan geen groeifactoren of antibiotica in deze coating verwerken.”

Natuur
Daarentegen is de methode die het Bilthovense bedrijf ontwikkelde, afgekeken van de natuur. Van Blitterswijk: „We lossen de stoffen op in water, en laten het bij 37 graden Celsius langzaam uitkristalliseren op de voorbehandelde heup. Dat proces duurt ongeveer 48 uur. De structuur van de gevormde deklaag heeft veel overeenkomsten met die van gewoon botmineraal.”

Het is de bedoeling dat deze deklaag in het lichaam langzaam verdwijnt, en wordt vervangen door echt bot, merkt de hoogleraar op. „Het laagje lost geleidelijk op. Daardoor is de concentratie bouwstoffen vlak bij het oppervlak van het implantaat zo hoog, dat ze samen met de al aanwezige eiwitten neerslaan op het bot. Zo ontstaat een laag natuurlijk botmineraal. Botcellen herkennen dat, en hechten zich erop vast, zodat er bot overheen groeit en het implantaat werkelijk vergroeit met het lichaam. Deze ”rainbow-technologie” is nu zover dat binnen enkele maanden in Maastricht de eerste patiënten een dergelijke kunstheup krijgen.”

De Rainbow-techiek staat nog ver af van de combinatie dood en levend materiaal. „Een volgende ontwikkeling is het toevoegen van biologisch actieve stoffen zoals botgroeifactoren aan het keramische laagje. Ze stimuleren de aanmaak van bot.”

Beenmerg
Waar IsoTis naartoe wil, is het aanbrengen van een laagje cellen van de patiënt op het implantaat. Voor deze osteovitrotechniek –letterlijk: het kweken van bot in een reageerbuis– wordt er wat beenmerg van de patiënt afgenomen. IsoTis kweekt dit onder zodanige omstandigheden op, dat alleen botvormende beenmergcellen zich vermenigvuldigen. „We doen dat tot we er zo'n 200 miljoen hebben. Dat duurt ongeveer 3 weken. Dan brengen we de cellen aan op de coating van het kunstgewricht, en laten dat in ongeveer 1 week uitgroeien tot een laagje levend bot. Na implantatie gaat die botvorming gewoon door.”

Omdat de buitenkant van het implantaat uit lichaamseigen cellen bestaat, is volgens Van Blitterswijk de kans op infectieoverdracht of afstoting uiterst gering. De techniek leent zich niet alleen voor heupprotheses maar ook voor kaakchirurgie en ruggenwervelchirurgie. Experimenten met ratten verliepen succesvol; het zal nog zo'n 1,5 tot 2 jaar duren voordat ook de eerste patiënten een kunstheup met hun eigen botcellen ontvangen, verwacht hij.

Vooral voor de lastige heroperaties is de osteovitrotechniek een oplossing, zegt de algemeen directeur. „Zo'n 10 procent van de heupoperaties in Nederland is een heroperatie. Vaak is er bot verloren gegaan, zodat artsen het bot om de heup heen moeten herstellen. Nu werken ze veel met donorbot, maar dat is schaars. Met de osteovitrotechniek kunnen we vulmateriaal maken, door op een afbreekbare kunststof, Polyactive, botcellen te laten groeien. In het lichaam verdwijnt het kunststof geleidelijk, zodat alleen eigen bot overblijft.

Met hetzelfde Polyactive kunnen we ook kunsthuid maken. Volgend jaar vinden daarmee de eerste klinische proeven plaats. Door huidcellen te laten groeien op het Polyactive benaderen we de werkelijkheid nog beter.”

Toekomstmuziek
'Echt' bot in het laboratorium kweken is nog een beetje toekomstmuziek, maar IsoTis gaat er wel aan werken. Het Bilthovense bedrijf kreeg voor het ”IsoBone-project” een Europese miljoenensubsidie. De kunst is volgens Van Blitterswijk om een dragermateriaal te vinden dat afbreekbaar is én een flinke last kan dragen. Bovendien moeten de groei van het bot en de afbraak van het dragermateriaal met elkaar in evenwicht zijn. „Riscovol onderzoek” noemt de algemeen directeur het, ofwel: op het randje van wat kan.

Een veel grotere slaagkans heeft de osteovitrotechniek. In juni moet de proeffabriek voor bot met een mantel van cellen gaan draaien. In de dan stofvrije ruimtes brengen in de toekomst jaarlijks duizend heupen enkele dagen door in kweekkasten en broedstoven, waarna ze het Bilthovens bedrijf aangekleed verlaten. Voorlopig timmert IsoTis door.