Home > Onderzoek > Onderzoek uitgelicht > Een wervelschijf simuleren

Een wervelschijf simuleren


De beschadigde tussenwervelschijf
 
Een zwaar gedegenereerde tussenwervelschijf is als een stuk gereden band en kan alleen maar behandeld worden met een wervelfusie. Dit is niet zo erg, want de beweging van één discus is niet zo groot en de pijn van de degeneratie is veel beperkender. Toch kun je je afvragen of je de band niet tijdig had moeten oppompen, of je degeneratie dus niet eerder kunt waarnemen en dáár wat aan doen? Deze strategie wordt door veel groepen in de hele wereld bestudeerd, ook door ons. Daarbij richten we ons vooral op de technische problemen: wat spuiten we in de tussenwervelschijf, alleen een gel of ook cellen? Welke cellen, kraakbeencellen of stamcellen? Kunnen we de aanmaak van matrix afbrekende stoffen afstoppen met bepaalde stoffen? En maken we de tussenwervelschijf niet extra lek door er met een naald in te prikken? Vanuit de mechano-biologie bestaat de vraag welke fysische eigenschappen een gel moet hebben om stamcellen aan te zetten tot de aanmaak van het gewenste nieuwe weefsel. En onder welke druk moet dit gebeuren?

Het gedrag van cellen
In de afgelopen jaren bleek dat we deze vragen niet kunnen beantwoorden door cellen in een schaaltje te leggen en er drugs aan toe te voegen. Cellen zijn niet alleen gevoelig voor de stijfheid van de ondergrond, maar ook voor de zuurgraad, het zuurstofgehalte, de mechanische belasting en niet in de laatste plaats: de derde dimensie. Cellen gedragen zich in een drie-dimensionale omgeving anders dan in een plat vlak, zoals een kwal een andere vorm heeft in zee of op het strand. In feite zijn er zoveel factoren die een rol spelen bij het gedrag van cellen dat een experiment een schaaltje ons niet zoveel verder brengt. Experimenteren doen we dus bij voorkeur in een echte tussenwervelschijf, want daar heersen de relevante chemische en fysische condities. Het beste model is een groot proefdier zoals de geit, die grote tussenwervelschijven heeft en een belasting vergelijkbaar met die van de mens. Maar grote proefdieren zijn duur en het is niet prettig ze op te offeren voor onderzoek. Bovendien zijn de fysiologische omstandigheden in een proefdier wel realistisch, maar lastig te controleren.

Een inventieve oplossing
Om die reden gebruiken wij bioreactoren, waarin de omstandigheden van een orgaan of weefsel in het laboratorium wordt nagebootst. Samen met de instrumentmakerij van de afdeling fysica en medische technologie hebben wij de afgelopen jaren een bioreactor gebouwd waarmee wij de fysiologie van een tussenwervelschijf kunnen nabootsen. De tussenwervelschijven worden in een kamertje geplaatst met vloeistoffen die de lichaamssappen nabootsen. Elke discus kan onderworpen worden aan een mechanisch regime met dag- en nachtritme. Zo vonden we dat de cellen in de tussenwervelschijf het beste in leven blijven door een gematigde dynamische belasting. Bij minder belasting gaan cellen dood en bij meer belasting ook. Met deze bioreactor gaan we de komende jaren verder onderzoeken hoe we de gedegenereerde tussenwervelschijf moeten behandelen.

Deze tekst is overgenomen uit de inaugurele rede 'Intelligent Ontwerpen' van professor Theo Smit. De integrale tekst van zijn lezing met meer over dit onderwerp en andere aspecten van de regeneratieve geneeskunde kunt u via deze link inzien.
Prof. Dr. Ir. Theo Smit is hoogleraar Translationele Regeneratieve Geneeskunde.

© Copyright Vrije Universiteit Amsterdam

spamfuik@vu.nl