Stand van zaken laboratoriumonderzoek: Een nieuwe patch voor baby’s met een middenrifdefect
Dr. Willeke Daamen van Radboudumc heeft een update geschreven over de voortgang in het onderzoek naar het nieuwe type mapje. Lees hieronder het enigszins versimpelde artikel of download hier de volledige paper met figuren als pdf: Update patch voor PlatformCHD WD20190821
Congenitale diafragmatische hernia (CDH) is een ernstig geboorteafwijking waarbij door een defect in het middenrif buikorganen in de borstholte komen. Grote diafragmatische defecten vereisen sluiting door een patch (“lapje”). De huidige patch-materialen presteren echter onvoldoende. Niet-afbreekbare synthetische patches kunnen leiden tot bijv. misvormingen van de borstwand terwijl afbreekbare patches te snel resorberen wat leidt tot bijv. reherniaties. Momenteel is er geen geschikte oplossing beschikbaar die resulteert in een functioneel diafragma. We onderzoeken de mogelijkheden een biologisch afbreekbare patch te maken die het middenrif kan aanzetten tot herstel met lichaamseigen spierweefsel. We bouwen hierbij voort op onze eerste onderzoeksresultaten van een kleine collageenpatch met radiaire poriën. De poriën in de patch zorgen ervoor dat de cellen van de patiënt in de patch kunnen groeien. De oriëntatie is hierbij radiair, omdat spiercellen in het middenrif in dezelfde richting liggen om goed te functioneren.
In samenwerking met de groep van Prof.dr. Jan Deprest van de Katholieke Universiteit Leuven in België is de radiaire patch verstevigd met het klinisch toegepaste materiaal Surgisis, omdat eerdere studies aangaven dat de radiaire structuur zelf niet voor voldoende stevigheid zorgt. Het gedrag van de vernieuwde patch is in Leuven in een experimentele hernia diafragmatica vergeleken met de gouden standaard voor sluiting van het defect (Gore-Tex) en het Surgisis alleen. Hierbij bleek dat het gebruik van alleen Surgisis (zonder radiaire patch) leidde tot reherniaties (het gesloten defect ging weer open), terwijl dat bij de twee andere patches veel minder was. De mechanische eigenschappen van het diafragma gerepareerd met de radiaire patch + Surgisis gedroeg zich vergelijkbaar met een normaal diafragma, wat uiteindelijk voor een betere diafragmafunctie kan zorgen door betere ondersteuning van de ademhaling. Op microscopisch vlak werd er een verminderde vreemdlichaamsreactie gezien in de verstevigde radiaire patch vergeleken met de tot nu toe gebruikte Gore-Tex patches.
In onze vervolgstudies zijn we bezig met de volgende punten van optimalisatie:
1) het maken van een grotere patch met radiaire structuur;
2) het verstevigen van de patch door toevoeging van biodegradeerbare polymeren
3) het aanbrengen van biologisch actieve componenten die de skeletspiergroei stimuleren.
Incorporatie van biologisch actieve componenten in de patch
Om de ingroei van skeletspiercellen in het middenrif te bevorderen kunnen er verschillende componenten toegevoegd worden. Aangezien skeletspiercellen in het lichaam goed kunnen regenereren als hun omgeving (basaalmembraan) intact is, hebben we hier gekozen voor de basaalmembraaneiwitten collageen type IV en laminine. Er zijn verschillende methoden gebruikt om deze componenten toe te voegen, zowel voor als na de bereiding van de patch. Het voordeel van vooraf toevoegen zou kunnen zijn dat er meer bioactieve component gebonden wordt en er bij de biologische afbraak van het biomateriaal steeds weer bioactieve component beschikbaar komt voor de cellen. Ook zijn we bezig om de componenten na het maken van de patch toe te voegen. Het voordeel van nabehandeling zou kunnen zijn dat de bioactieve component vooral aan de buitenzijde aanwezig is, waar deze contact kan hebben met cellen.
Toekenning subsidie voor patchonderzoek vanuit NWO (TTW)
Tot slot willen we hierbij vermelden dat de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek binnen het domein Toegepaste en Technische Wetenschappen recentelijk een gezamenlijk project van het Radboudumc en de Universiteit Twente heeft gehonoreerd om verder onderzoek te verrichten naar een biologisch afbreekbare patch voor de behandeling van CDH, bestaande uit biologische en synthetische polymeren. Biomechanica en degradatie van de patch zullen uitgebreid worden bestudeerd om het natieve diafragma goed na te kunnen bootsen. Bij implantatie van de patch in een defect wordt ingroei van skeletspiercellen vergemakkelijkt door de radiale poriestructuur en biochemische signaalmoleculen. Na verloop van tijd zullen geïnfiltreerde cellen hun eigen diafragmaweefsel produceren terwijl de patch langzaam afbreekt, waardoor het eigen weefsel kan meegroeien met het kind.
