Met één donoroog verschillende patiënten helpen

Een kunstmatig hoornvlies met zetmeel en gelatine

16 december 2021
UZA foundation
Oogheelkunde
Artikel
Transplantaties met een hoornvlies van zetmeel en gelatine?

Bij sommige oogaandoeningen wordt het hoorn­vlies dik en troebel. Transplantatie biedt uitkomst, maar er zijn te weinig donoren. Een veelbelovend alternatief: cellen opkweken en die op een biosynthetisch membraan in het oog inplanten.

Van den Bogerd
Dr. Bert Van den Bogerd
Postdoctoraal onderzoeker aan UAntwerpen
Koppen
Prof. dr. Carina Koppen
Diensthoofd oogheelkunde
Sorcha
Prof. dr. Sorcha Ni Dhubhghaill
Oogchirurg

Die methode verkende dr. Bert Van den Bogerd in zijn doctoraat, waarvoor hij in 2020 de Vlaamse PhD Cup kreeg. Hij onderzoekt ze nu verder in de Antwerp Research Group for Ocular Science (ARGOS) van UAntwerpen.

Troebel hoornvlies

Het hoornvlies of de cornea is het doorzichtige weefsel aan de voorkant van het oog. Het binnenste laagje ervan, het endotheel, is erg belangrijk: endotheelcellen pompen vocht uit het hoornvlies, zodat het dun en transparant blijft. Endotheelcellen kunnen zichzelf niet vernieuwen. Hun aantal neemt dus geleidelijk af, en door aandoeningen zoals de ziekte van Fuchs gaat dat veel sneller dan normaal. Het hoornvlies zwelt dan op en wordt dikker en troebel, zodat patiënten steeds slechter gaan zien en zelfs blind kunnen worden.

In die fase kan alleen een gedeeltelijke hoornvliestransplantatie uitkomst bieden. ‘Ook het UZA voert die ingreep uit’, zegt Van den Bogerd. ‘We halen het endotheel uit het hoornvlies van een overleden donor en kleven het tegen de achterkant van het hoornvlies. Dat werkt heel goed, maar helaas zijn er te weinig donoren: wereldwijd is er maar één hoornvlies beschikbaar voor 70 gegadigden.’

A la carte

Intussen beschikken we over technieken om endotheelcellen uit een donorhoornvlies te halen en ze in het laboratorium op te kweken. Met één hoornvlies kan je dan verschillende patiënten helpen, zodat meteen ook meer donorhoornvliezen beschikbaar komen voor patiënten bij wie het hele hoornvlies vervangen moet worden, bijvoorbeeld na een brandwonde. ‘Er blijft wel een lastig probleem: hoe krijg je die endotheelcellen in het oog? Je hebt een dragermembraan nodig waarop je de cellen laat groeien en waarmee de chirurg ze tot in het oog kan brengen. Zo’n membraan moet sterk zijn, ultradun en volledig doorzichtig – het mag het zicht niet vertroebelen.’

In zijn onderzoek heeft dr. Van den Bogerd diverse membranen getest. ‘Eerst bouwde ik voort op bestaand onderzoek naar biologisch afgeleide materialen, van lenskapsels – een afvalproduct van cataractoperaties – tot visschubben. Die materialen bleken niet zo geschikt, en biologisch afgeleid materiaal kan je nu eenmaal moeilijk aanpassen. Daarom dacht ik aan artificiële weefsels. Bij synthetisch materiaal kan je à la carte werken – je bekijkt aan welke criteria het moet voldoen en stemt het materiaal daar zo goed mogelijk op af.’

Het is sterk, flexibel, doorzichtig en vooral ook ultradun - tien keer dunner dan een menselijk haar.

Prototype klaar

‘Toevallig kwam ik in contact met Jasper Van Hoorick en Sandra Van Vlierberghe van de UGent die gespecialiseerd zijn in het ontwikkelen van biomaterialen. Samen ontwikkelden we een membraan waarvoor we twee materialen combineren: polymelkzuur, een bioplastic dat wordt geproduceerd uit zetmeel en waar je een stevig en doorzichtig weefsel mee kan maken, en gelatine, afkomstig van collageen, een lijmvormend eiwit uit rundsbeenderen. Het laagje gelatine is nodig om de cellen op het membraan te kleven. Met die twee materialen krijg je een sterk, flexibel, doorzichtig membraan, dat niet toxisch is en makkelijk afgebroken kan worden. Het is vooral ook ultradun – tien keer dunner dan een menselijk haar.’

Intussen is een prototype klaar dat met succes werd getest in het laboratorium. De volgende stap zijn testen op een diermodel. ‘Dat moet ons leren of de chirurg de cellen met het membraan effectief kan transplanteren en of we het zicht van de dieren kunnen verbeteren. Daarna volgen allerlei goedkeuringsprocedures voor we aan klinische studies bij patiënten kunnen denken, maar ik hoop dat we de eerste patiënten binnen 5 tot 10 jaar kunnen helpen.’ Het onderzoek loopt in nauwe samenwerking met de oogchirurgen van de dienst oogheelkunde van het UZA, prof. dr. Carina Koppen en prof. dr. Sorcha Ni Dhubhghaill. 

Door de endotheelcellen uit een donorhoornvlies te halen en ze in het laboratorium op te kweken, kan je met één hoornvlies verschillende patiënten helpen.

Oog

Stamcelbehandeling voor beschadigd hoornvlies

Als het oog wordt beschadigd door verbranding – door hitte of een bijtende stof – kan niet alleen het hoornvlies­oppervlak (het epitheel) worden aangetast, maar ook de stamcellen van dat epitheel op de rand van het hoornvlies. Beschadigde epitheelcellen worden dan niet meer vernieuwd en er blijft een open wonde. Bindvlies en bloedvaten groeien over het hoornvlies heen, zodat het ondoorzichtig wordt en de patiënt het zicht uit dat oog verliest.

‘Om de stamceldeficiëntie te corrigeren, kunnen we stamcellen uit het gezonde oog halen’, zegt prof. dr. Carina Koppen, diensthoofd oogheelkunde. ‘In het labo laten we ze dan uitgroeien tot een nieuwe laag gezond weefsel, met stamcellen en epitheelcellen. In het aangedane oog pellen we de overgroei van het bindvlies en bloedvaten weg en transplanteren we de nieuwe weefsellaag.’

‘Deze behandeling bestaat al langer: vanaf 2008 hebben we ze in het UZA in studieverband toegepast, met succes. We hebben helaas niet de financiële middelen om het transplant als geavanceerd geneesmiddel te laten erkennen. Het Italiaanse bedrijf Holostem is daar wel in geslaagd: hun stamcelbehandeling werd door het Europees Geneesmiddelenagentschap (EMA) erkend en wordt in België terugbetaald door het Riziv. Holostem zocht het UZA aan als expertisecentrum om de behandeling in Vlaanderen uit te voeren. Daar gingen we heel graag op in en in februari 2021 hebben we de eerste patiënt behandeld.’

Gerelateerde specialismen

Aangemaakt op

16 december 2021

Laatste update op

30 augustus 2022