Onderzoekers in Zwitserland hebben een oorschelp geprint met lichaamseigen, menselijk kraakbeen en die omhuld met levende huid. Op termijn kunnen met deze techniek jonge kinderen geholpen worden die een aangeboren oorafwijking hebben, zoals hierboven op de foto.

 

Update dinsdag 24 oktober: hoofdonderzoeker Agnes Klar van het Universitair Kinderziekenhuis van de Universität Zürich mailde antwoorden op vragen van De Ingenieur. Daarmee is het artikel geüpdatet.
 

Sommige kinderen worden geboren met een afwijking aan het oor, microtie genaamd, waarbij de oorschelp niet helemaal tot nauwelijks aanwezig is. De ontwikkeling van het oor is niet helemaal goed gegaan toen het kind nog een foetus was.

Deze aandoening kan vaak leiden tot psychosociale problemen voor het kind. Het kan een verlaagd zelfvertrouwen hebben, sociale isolatie ervaren en bovengemiddeld angstig zijn. Wereldwijd worden 1,46 op de 10.000 kinderen geboren met deze afwijking; in Nederland treft dit jaarlijks naar schatting dertig kinderen. De problemen worden nog verergerd doordat een behandeling in de vorm van een oor-reconstructie vaak pas kan starten rond het tiende levensjaar.
 

Ribben

De beste aanpak van microtie op dit moment is om met kraakbeen uit de ribben van de patiënt een oor te vormen en te implanteren onder de huid van de schedel. Pas rond het tiende levensjaar is er voldoende van dit kraakbeen voor deze ingreep aanwezig. In een tweede operatie wordt de oorschelp dan opgetild en naar de juiste positie gebracht. Dit zijn echter lastige plastische chirurgische ingrepen die veel oefening vereisen.

Polyetheen

Een andere manier om het oor op te bouwen is met een implantaat van poreus polyetheen, een kunststof. ‘Het resultaat ziet er dan beter uit, maar deze implantaten leveren vaker complicaties op’, schrijven tissue engineering-onderzoekers van onder meer het Universitair Kinderziekenhuis van de Universität Zürich deze week in een artikel in Science Advances. 

 

Schematische weergave van de combinatie van EarCartilage (kraakbeen) en EarSkin (gekweekte huid). Bij C is het tijdpad te zien, in weken, van het bioprinten van het oor, het prepareren van de huid en het combineren van de twee op een rat. Illustratie Zielinska et al., Science Advances, 2023  / CC BY-NC 4.0. Klik op de figuur voor een vergrote weergave.

 

Bioprinter

Zij komen daarom met een nieuwe aanpak, hierboven weergegeven, waarmee ze genoemde problemen hopen op te lossen. De onderzoekers vormen met een bioprinter een kraakbeenconstructie van uit cellen gekweekt kraakbeen (EarCartilage), die ze combineren met een ge-bioengineerde huid (EarSkin). Dit hebben ze inmiddels getest op ratten, waarbij zich binnen een week bloedvaatjes in het oor vormden die verbinding maakten met de bloedvaten van de rat.

Zo kon een snelle bloeddoorstroming op gang komen in het opgebouwde oor, waardoor huidcellen begonnen te rijpen en zelfs de natuurlijke huidskleur van de patiënt hersteld werd. De proeven met de dieren lieten verder zien dat het ge-bioengineerde oor mechanisch stabiel was.

'Wij hebben voor het eerst laten zien dat je een vervanging voor menselijke huid, die is voorzien van pigment en bloedvaatjes, kunt combineren met een oorschelp van kraakbeen', zegt hoofdonderzoeker Agnes Klar. 'Het lastigst hierbij was om deze twee erg verschillende weefsels te combineren. EarCartilage is erg stijf en huid juist erg zacht.'
 

Kansrijke benadering

De onderzoekers concluderen dat hun EarCartilage in combinatie met EarSkin een kansrijke nieuwe benadering is voor de behandeling van microtie. Ze schrijven in hun artikel: ‘Deze aanpak heeft de potentie om bestaande beperkingen te omzeilen en het esthetische resultaat van oor-reconstructies te verbeteren.’

Belangrijk voor de kinderen is dat deze nieuwe ingreep op veel jongere leeftijd kan worden uitgevoerd dan eerdere behandelingen. Artsen hoeven immers niet meer te wachten tot het kind oud genoeg is voor het oogsten van kraakbeen in de ribbenkast.

Het toekomstbeeld is dat een op deze manier bij een kind geïmplanteerde kunstmatig gevormde oorschelp vanzelf zal gaan meegroeien met het kind. 'We zien dat de gebruikte kraakbeencellen zich vermenigvuldigen en zo nieuwe laagjes kraakbeen aanmaken', zegt Klar. Ook huidcellen planten zich voort, in de verschillende huidlagen.
 

Problemen

Voordat artsen met deze nieuwe techniek in het ziekenhuis kinderen kunnen helpen, zijn wel een paar jaar verder. Daarvoor moeten eerst nog een paar problemen worden opgelost. Bijvoorbeeld het feit dat de EarSkin na een tijdje wat begint te krimpen, waardoor de gegroeide huid strak om het kraakbeen komt te zitten.
 

Niet homogeen

Ook blijkt de gekweekte oorschelp van kraakbeen niet helemaal homogene eigenschappen te hebben. ‘We hebben verschillen waargenomen tussen de ontwikkeling van het kraakbeen aan de randen en binnenin’, schrijven de onderzoekers in hun artikel.

‘Dit fenomeen zou kunnen komen doordat voedingsstoffen niet overal even gemakkelijk kunnen komen. Tijdens het rijpen van het kraakbeen [vóór implantatie dus] is het belangrijk dat voedingsstoffen alle delen van het implantaat kunnen bereiken.’

Daarnaast willen de onderzoekers hun aanpak op een gestandaardiseerde manier opschrijven, zodat anderen er ook mee aan de slag kunnen. 'Dit is de aanloop naar produceren volgens Good Manufacturing Practice-aanpak, wat een cruciale stap is op weg naar fase-1 klinische studies', zegt Klar. Dat wil zeggen: de eerste studies op mensen.

 

Openingsfoto: dit kind heeft microtie, waarbij de oorschelp niet helemaal is ontwikkeld. Foto: Depositphotos
Illustraties: Zielinska et al., Science Advances, 2023  / CC BY-NC 4.0