Alledaagse polymeer blijkt botregeneratie te stimuleren

Met de nieuwe techniek zijn betere therapieën mogelijk voor beschadigingen aan bijvoorbeeld ruggenwervels, bij bottransplantaties en andere orthopedische operaties. Een goedkope polymeer die gewoon commercieel beschikbaar is, blijkt de zogenoemde ‘groeifactoren' te stimuleren. Het onderzoek over deze kwestie is gepubliceerd in het vaktijdschrift Science Advances. In het artikel bespreken de wetenschappers van de universiteit van Glasgow hoe zij met behulp van de polymeer goede resultaten hebben geboekt.

Groeifactoren spelen een belangrijke rol in ontwikkelingsbiologie en daarmee bij onderwerpen als lichaamsgroei en veroudering. Een groeifactormolecuul dat bekend is als bot morfogenetisch eiwit 2 (bone morfogenetisch protein 2 ofwel BMP-2) wordt al diverse jaren gebruikt in ziekenhuizen om te helpen bij de aangroei van bot in patiënten. Maar een verdere toepassing van deze BMP-2-technieken wordt beperkt door de eigenschap van het menselijk lichaam dit eiwit snel het systeem te laten passeren. Om dit probleem te omzeilen moet men het eiwit BMP-2 dus in grote hoeveelheden gebruiken en dat kan weer schadelijke bijeffecten hebben zoals neurologische stoornissen en zelfs tumoren.

De nieuwe techniek die is ontwikkeld door onderzoekers van het Institute of Molecular Cell and Systems Biology and School of Engineering van de universiteit van Glasgow, kent een unieke toepassing van de polymeer polyethylacrylaat waardoor de groeifactoren effectief blijken te zijn bij driehonderd keer zo lage doses. En lagere doses verlagen het risico van schadelijke bijeffecten en verlagen de kosten van de behandeling. Professor Matthew Dalby van Cell Engineering: "Op zichzelf lijkt de polymeer die we hebben gebruikt tamelijk alledaags maar we hebben ontdekt dat hij enorme potenties heeft op het gebied van klinische toepassingen.  Het gemak waarmee de polymeer kan worden ingezet om biologisch een heel complex iets te doen, is bijzonder. Het doet de natuurlijke groeifactoren in het lichaam na."

"De polymeer faciliteert een reactie met fibronectine (een zelfklevende bloedglycoproteïne dat verschillende cellulaire functies heeft) dat groeifactoren bindt om het lichaam de gelegenheid te geven te herstellen. In weefsels in het lichaam wordt fibronectine door cellen geopend om de groeifactoren de kans te geven zich te vast te zetten waarmee regeneratie van het bot kan beginnen.  In de BMP-2 therapie die momenteel veel wordt gebruikt, is de opname van groeifactoren beperkt omdat zij niet in een biomimetische manier worden aangeboden maar meer in een oplosbare vorm - en dan in grote hoeveelheden. Ons polymeer helpt het fibronectine zich te gedragen zoals het in de natuur doet", aldus Dalby.

Professor Manuel Salmeron-Sanchez: "Deze techniek creëert de mogelijkheid de groeifactorbehandelingen effectiever en goedkoper te doen. Door  coating met een dunne laag van het polymeer van de materialen zoals bij heupinplantaten en bij bottransplantaties  of ruggenwervelkooien, kunnen we botregeneratie stimuleren precies op die plekken waar het gewenst is."

Na bloed is bot het op één na meest getransplanteerde materiaal, wat betekent dat er in potentie heel veel mogelijkheden zijn voor toepassingen van dit proces. Bijvoorbeeld mensen die een auto-ongeluk hebben gehad of die delen van botten missen ten gevolge van kanker, zouden heel goed veel effectiever kunnen  worden behandeld met deze techniek. We zijn nu bezig met het verwerven van aanvullende financiering om het verder te kunnen onderzoeken. We hopen dat we binnen vijf jaar de eerste menselijke test kunnen doen."

Het onderzoek is beschreven in het artikel ‘Material-driven fibronectin assembly for high-efficiency presentation of growth factors' in Science Advances.