Jeroen Leijten bevordert ons vermogen om organen te ontwikkelen

"We zijn dicht bij het produceren van menselijk weefsel in het lab, maar we zijn er nog niet. Technologie is de grootste hindernis om functionele weefsels te fabriceren, maar we maken grote stappen", zegt Jeroen Leijten, Associate Professor Complex Tissue Engineering en hoofdonderzoeker in de vakgroep Developmental BioEngineering van het TechMed Centre. Zijn focus ligt op het volledig begrijpen van de functionele eigenschappen van weefsels zoals kraakbeen, bot, spier, long en alvleesklier, om zo een strategieën te ontwikkelen voor hersteltechnieken van weefsels die zichzelf niet herstellen.

Dr. Jeroen Leijten
“Onze belangrijkste uitdaging is om de natuur te recreëren.”
Dr. Jeroen Leijten

"In de afgelopen decennia zijn we zeer capabel geworden in het maken en kweken van basisweefsels. Op dit moment is onze belangrijkste uitdaging het volledig functioneel maken van laboratorium gekweekte weefsels door hun oorspronkelijke ontwerpen na te maken. Onze natuurlijke weefsels hebben een hiërarchische structuur, die van cruciaal belang is voor hun functies. We proberen deze structuren met behulp van micro- en nanotechnologieën na te bootsen", legt Leijten uit. Uiteindelijk kan dit zelfs leiden tot de ontwikkeling van in het laboratorium gekweekte organen. Hoewel we weten dat dit een realistisch doel is, is het toch uitzonderlijk uitdagend om te behalen, aldus de associate professor. “Want ondanks het feit dat we al in staat zijn om weefsels te maken, functionerende gemaakte weefsels  niet noodzakelijkerwijs zo goed als hun volwassen, natuurlijk gegroeide  tegenhangers door hun vereenvoudigde organisatie.”

"Er zijn drie soorten weefsel," zegt Leijten. "het eerste is plat weefsel, bijvoorbeeld huid, dat we relatief goed kunnen namaken. Het tweede type is hol weefsel zoals bloedvaten. We kunnen nu bloedvaten maken, een eenvoudig bypass transplantaat maken en dat werkt ook redelijk goed. Maar het maken van complexe bloedvatnetwerken in weefsels blijft lastig. Weefseltechniek kan bijdragen aan het oplossen van deze uitdaging, maar dit vereist een aanzienlijke financiële investering.” 

Naast de hoge kosten wijst Leijten ook op andere problemen. "Het derde type weefsel is solide: dit kan je hersenen, botten, lever of nier zijn. Het is veel complexer om die na te maken. Je hebt dan meerdere weefsels op de juiste plaats nodig en die moeten met elkaar en met het hele lichaamssysteem geïntegreerd worden. Als je een orgaan ontwikkelt, heb je een bloedvatennetwerk nodig om het implantaat toegang te geven tot het bloed van de patiënt, zodat het implantaat in leven blijft. Bovendien moeten de weefsels geïnnerveerd zijn, compatibel zijn met het immuunsysteem en in staat zijn om tientallen jaren in het menselijk lichaam te functioneren. Kortom, een nog steeds belangrijke uitdaging is: hoe verbinden we gemaakte organen met het menselijk lichaam?”

Naast deze toekomstige uitdagingen concentreert het huidige werk van Leijten zich op de klinische toepassing van zijn werk. "Als je begrijpt wat de oorzaak is van de achteruitgang van weefsels, kun je ook 'zieke weefsels' reproduceren, die gebruikt kunnen worden om medicijnen te testen. We werken nauw samen met clinici en patiëntenverenigingen om de technologieën en het fundamentele onderzoek te bespreken die het meest nodig zijn om praktische oplossingen te ontwikkelen."

Een recent voorbeeld is een project waarvoor Leijten een Vidi-subsidie heeft gekregen. De wetenschapper zal deze subsidie gebruiken om een onderzoeksteam op te zetten met als doel een slimme biologische inkt te ontwikkelen die belangrijke weefselstructuren gemakkelijk kan imiteren. “Dit is een belangrijk deel van mijn huidige werk, omdat in het laboratorium gemaakte organen de versleten organen van patiënten kunnen genezen of vervangen”, besluit Leijten.

Onderzoek en onderwijs

Leijten gebruikt zijn onderzoek consequent in de lessen die hij geeft. "Ik heb het voorrecht om een cursus te geven in mijn eigen specialiteit, tissue engineering. Een ander voordeel is dat deze masteropleiding de laatste is die deze studenten volgen voor hun stage en afstuderen. Dit stelt mij in staat om het potentieel van de klas nauwkeurig te voorspellen en alle theorieën die ze hebben geleerd te combineren. Door deze kennis te combineren kan ik hen helpen om een beter begrip van de materie te ontwikkelen. Het is één ding om formules te onthouden, de studenten moeten begrijpen hoe ze deze formules in de praktijk kunnen toepassen. Dit is wat ze leren in mijn cursus." De associate-professor begeleidt naast het lesgeven ook promovendi. "Het begeleiden van studenten om volledig zelfstandig onderzoeker te worden, hen te coachen en te zien hoe ze zich persoonlijk ontwikkelen is een lonende rol die ik erg leuk vind.”

Over Jeroen Leijten

Jeroen Leijten behaalde zijn masterdiploma Biomedische Wetenschappen aan Universiteit Leiden. Daarna werkte hij als promovendus aan de Universiteit Twente op de afdeling Tissue Engineering onder supervisie van de hoogleraren Clemens van Blitterswijk en Marcel Karperien. De grootste prestatie van zijn predoctoraal onderzoek was het ontrafelen van de vraag waarom gezond gewrichtskraakbeen bestand is tegen hypertrofische differentiatie, die endochondrale botvorming en artrose voorkomt. Dit onderzoek heeft onmisbare inzichten opgeleverd in de basisbiologie, gewrichtspathologie en skeletweefseltechniek. 

Vervolgens is hij opgeleid tot postdoctoraal onderzoeker bij:

  1. Universiteit Twente, onder Prof. Marcel Karperien, waar hij microfabricagetechnieken heeft ontwikkeld en nieuwe microfluïdische apparaten heeft gefabriceerd voor het genereren van micromateriaal waarmee het creëren van multiscale hiërarchische weefselconstructies mogelijk is; 
  2. KU Leuven, België, onder Prof. Frank Luyten, waar Leijten microfabricagetechnieken heeft onderzocht om het effect van micro-organoïde vorming van periostale afgeleide stamcellen voor skeletbouwkundige toepassing te onderzoeken;
  3. Harvard-MIT, USA, onder supervisie van Prof. Ali Khademhosseini. Daar heeft hij zijn eigen subgroep geleid die zich richtte op de ontwikkeling van op responsief biomateriaal gebaseerde 3D-micro-omgevingen om het stamcelgedrag te sturen.

Momenteel is Dr. Jeroen Leijten associate-professor aan de Universiteit Twente. Zijn onderzoek richt zich op de ontwikkeling van nano- en microschaalinstrumenten, waarbij gebruik wordt gemaakt van technologieën die de generatie van multiscale bio-engineered constructen voor skeletweefsel-engineeringstoepassingen stimuleren. Deze ontwikkelingen zullen naar verwachting een ongeëvenaarde controle opleveren over biomateriaalarchitecturen en cellulair gedrag. In het bijzonder ontwikkelt hij geavanceerde technologische platforms voor het genereren van micromaterialen die het mogelijk maken om hiërarchische weefselconstructies te maken die het gedrag van stamcellen op nano-, micro- en macroschaal controleren. Door deze ontwikkelingen kunnen complexe weefselstructuren op een gemakkelijke manier gemaakt worden om de functie van in het laboratorium gemaakte organen te verbeteren.

Persfoto's

Deze persfoto's kunnen zonder copyright restricties worden gebruikt.