Kun je in het laboratorium gekweekte hartkleppen laten meegroeien met een kind dat een aangeboren hartafwijking heeft? Ja, zeggen onderzoekers van de Technische Universiteit Eindhoven. Die kleppen worden gekweekt en ‘getraind’ in een bioreactor voor hun zware taak in het hart. Doordat ze uit levend materiaal bestaan kunnen ze meegroeien met de jonge patiëntjes. STW-onderzoeker Martijn Cox ontwikkelde bij de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e) een methode om de lokale mechanische eigenschappen en de weefselstructuur van weefselgekweekte hartkleppen te kunnen meten. Ook vond hij een aantal belangrijke overeenkomsten en verschillen tussen natuurlijke hartkleppen en de huidige generatie weefselgekweekte kleppen. Beide bevindingen samen moeten helpen betere ‘tissue engineered’ hartkleppen te maken. Cox promoveerde op 2 juni 2009 aan de TU/e.
Er is veel vraag naar hartkleppen die kunnen meegroeien met een kind dat geboren is met een hartafwijking. Jaarlijks worden er alleen al in Europa 6.000 kinderen geboren die een hartklepvervanging nodig hebben. Het probleem is dat bestaande hartklepvervangingen niet met het kind meegroeien, waardoor per kind gemiddeld drie operaties nodig zijn. Dat kost veel geld en is een zware belasting voor de patiënt. Met ‘tissue engineering’ worden levende meegroeiende hartkleppen vervaardigd, waardoor nog maar één operatie noodzakelijk is (“one valve for life”). Dat levert naast een grote kostenbesparing ook een flinke verbetering van de kwaliteit van leven op.
Een belangrijke uitdaging bij tissue engineering (TE) is het maken van hartkleppen die sterk genoeg zijn voor implantatie in het menselijk lichaam. Om de vorming van sterk weefsel te stimuleren worden de hartkleppen in het laboratorium mechanisch geconditioneerd in een bioreactor. Voor optimalisatie van TE-protocollen moet de relatie tussen globaal mechanisch conditioneren en lokale weefselontwikkeling goed kunnen worden gekwantificeerd.
Cox heeft in zijn onderzoek een nieuwe methode ontwikkeld om de lokale mechanische eigenschappen en weefselstructuur te kunnen meten. Deze methode heeft hij toegepast op TE-hartkleppen, die waren gekweekt onder verschillende mechanische omstandigheden. Deze resultaten heeft Cox vergeleken met de eigenschappen van natuurlijke hartkleppen, die hij met dezelfde methode bepaalde.
Zijn onderzoek heeft het inzicht in de structuurontwikkeling van TE-hartkleppen onder invloed van mechanisch conditioneren vergroot. Verder heeft hij belangrijke overeenkomsten en verschillen gevonden tussen natuurlijke hartkleppen en de huidige generatie TE-kleppen. Op basis hiervan heeft hij concrete aanwijzingen geformuleerd voor het verbeteren van huidige protocollen voor tissue engineering als volgende stap richting de klinische realiteit. Zijn promotiewerk is onderdeel van een veel groter onderzoek naar het maken van hartkleppen met behulp van weefselkweek van lichaamseigen cellen.
De laatste twee jaar van zijn promotie combineerde Cox met het management van QTIS/e. Dat is een spin-off van de Technische Universiteit Eindhoven die zich richt op de commercialisering van TE-hartkleppen en -bloedvaten. Momenteel bevindt het onderzoek zich nog in de preklinische fase en het zal nog jaren duren voordat de eerste TE-kleppen bij mensen worden toegepast. Om die periode te helpen overbruggen is het veelbelovende initiatief van QTIS/e gehonoreerd met een fase 1 STW Valorisation Grant. Een tweede ronde Valorisation Grant is momenteel in aanvraag. Voor meer informatie zie www.qtis.nl.
Promotie: 2 juni 2009, Technische Universiteit Eindhoven
Meer informatie: Martijn Cox, 040-2475398, m.a.j.cox@tue.nl, www.qtis.nl
Promotor: Prof.dr.ir. F.P.T. Baaijens,
Copromotor: Dr. C.V.C. Bouten.
Een weefselgegroeide hartklep. Foto TU/e