LS-CarE staat voor: Large-Scale Neo-Cartilage Engineering: regeneratieve technologiën voor artrose. Het doel van ons programma is om een levend kraakbeenimplantaat te maken dat groot genoeg is om het kraakbeen in het complete gewricht te vervangen en zo een levenslange oplossing te creëren.
- Duurzaam kraakbeen gemaakt van humane stamcellen
Het maken van levende kraakbeenimplantaten begint met cellen. Momenteel worden kraakbeencellen uit een biopsie van de patiënt gehaald in de kliniek, maar dit levert weinig cellen op. Daarom onderzoeken we in dit project een alternatieve celsoort: hiCPC’s, kraakbeenvoorlopercellen afgeleid van stamcellen. Deze hiCPC’s kunnen nieuw kraakbeen vormen, maar hun kwaliteit neemt af na verloop van tijd. Bovendien is het proces om hiCPC’s te maken lang en kostbaar. We gaan onderzoeken wat er met de hiCPC’s gebeurt en gebruiken een techniek genaamd CRISPR-Cas om veranderingen te detecteren. Ook ontwikkelen we een gel waarin de cellen hun kraakbeen-producerende eigenschappen kunnen behouden en werken we aan strategieën om de immuunreactie van de cellen te verminderen.
- De productie van kraakbeen-miniorganen
Het maken van grotere kraakbeenimplantaat van 10+ cm² brengt uitdagingen met zich mee op biologisch en (bio)-fabricationele vlak. In dit werkpakket richten we ons op het produceren van kraakbeen-miniorganen met de hiCPC’s. We onderzoeken hoe we snel en efficiënt veel miniorganen kunnen maken, door cellen zich aan een matrix te laten hechten. Momenteel wordt dierlijke matrix gebruikt, maar we zoeken naar synthetische alternatieven voor klinische toepasbaarheid. Na productie worden de miniorganen in een gel verwerkt om de miniorganen te laten groeien en een groter stuk kraakbeen te maken. De optimale eigenschappen van deze gel worden nog onderzocht. Deze gel en miniorganen zullen later gebruikt worden voor 3D-printen.
- Nieuw kraakbeen bouwen en voorbereiden voor implantatie
Het doel van het derde werkpakket is het 3D-bioprinten van de regeneratieve kraakbeenimplantaten. Biofabricatie, zoals 3D-bioprinten, plaatst levende bouwstenen (in dit geval de gel met kraakbeen-miniorganen) in een 3D-omgeving. Omdat kraakbeen stevig moet zijn, combineren we bioprinten met melt electrowriting (MEW), dat dunne vezels van bio-afbreekbaar materiaal maakt. Deze vezels vormen een structuur waarin de inkt wordt geprint, wat een sterk en biologisch functioneel implantaat oplevert. De vorm wordt aangepast aan de patiënt. Het MEW-proces voor complexe vormen en nauwkeurige plaatsing van miniorganen wordt geoptimaliseerd. Na het printen worden de constructen in een bioreactor mechanisch gestimuleerd.