Uitgangspunt van de cellenkweek is een aantal stamcellen dat gehecht is aan een zogenaamd construct, een soort honingraat (foto rechts). Door contact met een vloeistofmedium met daarin zuurstof, glucose en groeifactoren (eiwitten) kunnen de aangehechte cellen zich vermenigvuldigen en verplaatsen. Voor optimale groei van het gewenste materiaal (bot of kraakbeen) is de juiste samenstelling van het medium essentieel. Die gewenste samenstelling is echter telkens een andere, omdat die onder andere afhankelijk is van de hoeveelheid en de activiteit van de cellen. Daarnaast moeten de afvalstoffen regelmatig worden afgevoerd. In een gangbare, statische bioreactor moet het medium dus vaak worden ververst en aangepast op basis van de staat van de cellen. Deze staat kan alleen worden vastgesteld door het construct uit de reactor te halen en onder de microscoop te leggen.
De perfusiebioreactor, waarop Gustavo Higuera promoveerde, pakt deze problemen aan. Promovenda Anne Leferink zet Gustavo’s werk aan het apparaat voort. Kenmerkend aan deze bioreactor is dat het vloeistofmedium wordt rondgepompt en dus voortdurend in beweging is. De reservoirs (foto links) zijn buffers voor de vloeistof die het systeem in en uit gaat. De onderzoeker kan hiermee de samenstelling van het medium veranderen en de opgevangen afvalstoffen verwijderen, zonder het celkweekproces te onderbreken. Een sensor meet het zuurstofgehalte van het medium nadat het door het construct met de cellen is gestroomd. Het zuurstofgebruik van de cellen is een maat voor hun aantal en activiteit en vertelt de onderzoeker welke voedingsstoffen zij op dat moment nodig hebben. Het verwijderen van het construct voor observatie onder een microscoop is dus niet meer nodig.
Onderzoek naar de meest effectieve kweekmethode voor weefsels uit stamcellen is wereldwijd nog in volle gang. De perfusiebioreactor maakt dit onderzoek erg efficiënt, omdat nieuwe groeifactoren eenvoudig kunnen worden toegevoegd of verwijderd. Bovendien is het succes ervan snel te meten aan het zuurstofverbruik en de afvalproductie van de cellen. Het apparaat is een stap in de richting van een geautomiseerd botkweeksysteem. Een computerprogramma zou namelijk automatisch de samenstelling van het medium kunnen veranderen aan de hand van het gemeten zuurstofgebruik en de afvalproductie, zodat de kweek kan doorgaan onder minimaal menselijk toezicht. Anne Leferink verwacht dat op den duur een bruikbaar stukje bot of kraakbeen in een maand kan worden gemaakt.
 |
| (Foto's: Gijs van Ouwerkerk) |
 |
Serie over hightech
Deze serie over hightechapparatuur is bedoeld om lezers wat meer inzicht te geven in de wondere, voor velen mysterieuze, wereld van het wetenschappelijk onderzoek op de UT. Er verschenen al twaalf afleveringen, die te raadplegen zijn in het online-archief van UT-Nieuws (www.utnieuws.utwente.nl).
