- Onderzoek
- 23/06/2025
Sluitstuk | Kaal transplantaat voor krachtige knie
Nieuw type kruisbandtransplantaten voor minder complicaties en een kortere revalidatie
Het is de grote vrees van veel topsporters: een voorste kruisband blessure. TU/e-onderzoeker Janne Spierings ontwikkelde een nieuw protocol voor kruisbandtransplantaten die voor minder complicaties moet gaan zorgen. Maandag verdedigt ze haar proefschrift aan de faculteit Biomedical Engineering.
Voor elke presentatie die ze geeft pikt PhD-kandidaat Janne Spierings een recent voorbeeld uit de topsporters-met-kruisbandblessure-lijst. “De laatste keer was dat Bayern München sleutelspeler Alphonso Davies. De Canadese profvoetballer keerde dit voorjaar geblesseerd terug van een interland met het nationale team. Gescheurde kruisband in zijn rechterknie, en minimaal een halfjaar uitgeschakeld. Hij vierde de landstitel van Bayern op krukken.”
We krijgen een kort lesje anatomie. De voorste kruisband (VKB) ligt midden in het kniegewricht en zorgt voor stabiliteit van de knie. Daarbij voorkomt deze kruisband dat het onderbeen te veel kan draaien ten opzichte van het bovenbeen. Vooral tijdens draaibewegingen of plotselinge richtingsveranderingen speelt de voorste kruisband dus een belangrijke, stabiliserende rol.
Krak of plop
En dat is meteen waarom we zoveel (prof)voetballers, hockeyers en handballers zien met blessures aan deze pees, legt Spierings uit. “Door snelle draai- en kapbewegingen ontstaat er veel kracht op het kniegewricht en als die krachten te groot worden kan er een kruisband doorscheuren.” Dat gaat razendsnel, benadrukt ze. “In zo’n 45 milliseconden is het krak of plop en pijn.”
Omdat pezen en banden een beperkte doorbloeding hebben – met minder aanvoer van bouwstoffen en afvoer van afvalstoffen – duurt het herstel vaak lang. Bij een VKB-blessure wordt er vaak gekozen om de kruisband operatief te vervangen door een nieuwe pees. Die is meestal afkomstig uit de hamstring of patellapees van de patiënt zelf. Daarna moet deze pees zich aanpassen aan zijn rol als nieuwe kruisband door te remodelleren. Een langdurig proces, waarbij het ook nog maar de vraag is of de knie weer volledig te belasten is.
Want er zijn helaas veel complicaties rondom voorste kruisband reconstructies, zegt Spierings. “De kracht van het transplantaat neemt na de reconstructie flink af, waardoor de kans om opnieuw de kruisband te scheuren groter is. En we zien in bijna de helft van de patiënten vroegtijdige artrose ontstaan. Iets wat je vaak associeert met opa’s en oma’s, maar hier gaat het meestal om hele jonge mensen.”
Bewegingssimulaties
Met een ‘eenvoudig’ computermodel probeerde Spiering de oorzaak van deze vroegtijdige artrose te achterhalen. “We wilden puur de mechanische eigenschappen van het transplantaat bestuderen, wat gebeurt er als de kracht hiervan achteruitgaat? Twee bewegingen die geassocieerd zijn met de voorste kruisband worden dan groter, en daarmee de bewegingsvrijheid van de gehele knie.” In simulaties zag Spierings dat dit consequenties heeft voor de contactdruk op het onderliggende kraakbeen. De schade die hierdoor ontstaat, kan mogelijk het startsein zijn voor de ontwikkeling van artrose.
En dus richtte Spierings haar aandacht op het beperken van de krachtsafname van het transplantaat. Ze ontwikkelde een protocol voor een gewassen –‘kaal’ – transplantaat. “In de nieuwe kruisband zitten allerlei cellen, die ondermeer voor stevigheid zorgen. Maar wanneer het stukje pees even buiten het lichaam komt om het ‘op maat te vouwen’, sterven deze cellen af. Daarbij scheiden ze signaaleiwitten uit, die een immuunreactie kunnen uitlokken. Immuuncellen breken dan als een soort pacmannetjes het weefsel af, waardoor er extra schade en krachtsverlies kan ontstaan.”
Rekken en strekken
In samenwerking met het Maxima Medisch Centrum kon Spierings reststukjes kruisbandtransplantaat gebruiken om het wasprotocol te optimaliseren en de effecten hiervan te bestuderen. Daarvoor gebruikte ze ook een bioreactor, zodat ze de peesjes op een dynamische manier kon kweken.
Met succes. “We hebben deze machine al eerder ontworpen met geweldige hulp van het Equipment and Prototype Center. Twaalf peesjes kunnen nu tegelijkertijd op kweek staan, terwijl ze voortdurend rekken en strekken. Door zo’n model zijn er voor de verbetering van voorste kruisbandtransplantaten minder dierproeven nodig. Een hele positieve ontwikkeling, die zijn weg binnen de TU/e weet te vinden.”
De gewassen transplantaten blijken een goede bodem om nieuwe cellen te laten hechten en groeien, Spierings zag in haar kweekmodel zelfs de eerste tekenen van zogenoemde celinfiltratie. Hoopvolle eerste resultaten, maar klinische toepassing is nog ver weg, waarschuwt ze. “We zijn twee dagen aan het wassen om de transplantaten kaal te krijgen. Dat moet natuurlijk veel sneller.”
Minder krukken, meer kracht
In de bioreactor kan Spierings nu ook de eerste weken na een VKB-operatie nabootsen. Ze heeft al enkele pilotexperimenten uitgevoerd om te kunnen meten welke signaalstoffen er door afstervende cellen worden uitgescheiden. Daarmee kan onderzocht worden hoe dat postoperatieve complicaties aan zou kunnen wakkeren, en starten haar collega’s nu vooral ook een zoektocht naar een biomarker voor gepersonaliseerde revalidatie. Memphis Depay, Estavana Polmann en Alphonso Davies hebben er niets meer aan. Maar voor alle toekomstige VKB-patiënten hoopt Spierings uiteindelijk dat de kale transplantaten leiden tot ‘minder krukken en meer kracht.’
PhD in the Picture
Wat zien we op je proefschriftkaft?
“Eigenlijk een mislukt experiment. Onder de microscoop zag ik ineens zowel de dwars- als de lengtedoorsnede van de kruisband. Rondjes en streepjes, een prachtig beeld. Zo werd die mislukking ineens iets positiefs.”
Je bent op een verjaardagsfeestje. Hoe leg je in één zin uit wat je onderzoekt?
“Ik kijk hoe we complicaties rondom voorste kruisbandoperaties kunnen verminderen.” Spierings vervolgt lachend: “En dan komen de verhalen. Iedereen kent wel iemand met een gescheurde voorste kruisband, ik heb de afgelopen jaren al heel wat medische details voorgeschoteld gekregen. Maar ik ben geen dokter, roep ik dan altijd.”
Hoe kun je naast je onderzoek stoom afblazen?
“Veel sporten. De groepslessen op het SSC zijn echte aanraders. En hoe meer frustraties, hoe lekkerder het gaat.”
Welke tip had je als beginnende PhD-kandidaat willen krijgen?
“Laat een PhD niet heel je leven overnemen, ontspanning is ook heel belangrijk. Natuurlijk is het hard werken, met soms avond- of weekendwerk, maar dat moet niet standaard zijn. Bewaak je privétijd. En dat mogen begeleiders ook best stimuleren.”
Wat is je volgende hoofdstuk?
“Met de zomer voor de deur eerst maar eens vakantie vieren. En dan nadenken over wat ik hierna ga doen. De afgelopen vier jaar ben ik er wel achter gekomen dat de academische wereld niet de omgeving is waarin ik verder wil gaan. Ik vind dat er veel dingen anders zouden kunnen en moeten – en die zijn niet in een paar maanden op te lossen – daar wil ik liever geen onderdeel van zijn.”
Discussie