Lacune (celbiologie): de microscopische holtes die bot tot levend materiaal maken

Bijgewerkt: 1 september 2026 · 5 min leestijd

Een lacune is, letterlijk vertaald uit het Latijn, een 'kuiltje' of 'holte'. In de celbiologie duidt de term meestal op de piepkleine kamertjes in bot- en kraakbeenweefsel waarin individuele cellen wonen. Het bekendste voorbeeld is de osteocyt, de meest voorkomende celtype in volwassen bot: elke osteocyt zit opgesloten in zijn eigen lacune, een holte van enkele tientallen micrometers groot, omringd door de harde, verkalkte botmatrix.

Stel je bot voor als een flatgebouw van steen, waarbij elke bewoner in zijn eigen kleine kamer zit, maar wel via een netwerk van piepkleine gangetjes contact houdt met de buren. Die gangetjes heten canaliculi, en samen met de lacunes vormen ze het zogeheten lacuno-canaliculaire netwerk. Dit netwerk is de reden dat bot, hoewel het aanvoelt als levenloos steen, in werkelijkheid een dynamisch, levend orgaan is dat voortdurend wordt afgebroken en opnieuw opgebouwd. Voor de toekomsttechnologie is dit relevant omdat onderzoekers precies dit netwerk proberen na te bootsen wanneer ze kunstmatig botweefsel willen printen of kweken.

Wat is het precies?

Bot bestaat niet uit één soort weefsel, maar uit een samenspel van celtypen. Osteoblasten bouwen nieuwe botmatrix op, osteoclasten breken oude matrix af, en osteocyten – die ontstaan uit osteoblasten die zichzelf hebben ingemetseld in de matrix die ze zelf aanmaakten – vormen verreweg de talrijkste groep. Zodra een osteoblast wordt ingesloten door nieuwe botmatrix, verandert hij van vorm: hij krijgt lange, dunne uitlopers, vergelijkbaar met de dendrieten van een zenuwcel.

De cel zelf komt terecht in een lacune, en de uitlopers strekken zich uit door de canaliculi naar de lacunes van naburige osteocyten, naar bloedvaten, of naar het botoppervlak. Op de plek waar twee uitlopers elkaar raken, ontstaan gap junctions: microscopisch kleine kanaaltjes tussen cellen waardoor ionen en kleine signaalmoleculen rechtstreeks kunnen uitwisselen. Een belangrijk eiwit hierbij is connexine 43, dat deze verbindingen vormt.

Dit netwerk heeft twee hoofdfuncties. Ten eerste transport: omdat bot dicht en ondoordringbaar is, kunnen voedingsstoffen, zuurstof en afvalstoffen niet zomaar door de matrix diffunderen. De vloeistof in de canaliculi fungeert als transportkanaal, vergelijkbaar met een rioolstelsel onder een stad. Ten tweede, en biologisch minstens zo belangrijk, is mechanosensing: wanneer bot wordt belast, bijvoorbeeld tijdens het lopen, verandert de vloeistofstroom door de canaliculi. Osteocyten voelen die stroming en zetten dat om in chemische signalen die bepalen of er bot moet worden opgebouwd of afgebroken. Zo houdt het skelet zichzelf voortdurend aangepast aan de belasting die het te verduren krijgt.

Wat wil men ermee bereiken?

Voor artsen en onderzoekers is het lacuno-canaliculaire netwerk al decennialang belangrijk om te begrijpen hoe botziekten zoals osteoporose ontstaan: bij osteoporose raakt niet alleen de hoeveelheid bot verminderd, maar ook het vermogen van osteocyten om mechanische belasting te voelen en daarop te reageren.

De reden dat de term nu ook opduikt in berichtgeving over toekomsttechnologie, is een nieuwere toepassing: bioprinting en tissue engineering van botweefsel. Onderzoekers willen kunstmatig botweefsel maken dat niet alleen dezelfde vorm heeft als echt bot, maar ook daadwerkelijk levend en functioneel is – inclusief een werkend lacunair netwerk. Dat is nodig om twee redenen. Allereerst sterven cellen in dik, kunstmatig weefsel zonder ingebouwde kanaaltjes vaak af, omdat voedingsstoffen en zuurstof via diffusie alleen de eerste paar honderd micrometer bereiken. Zonder kanalennetwerk overleeft dus alleen de buitenste laag cellen. Daarnaast is een botimplantaat dat niet kan 'voelen' hoe het belast wordt, ook niet in staat zichzelf te herstellen of aan te passen zoals natuurlijk bot dat wel kan.

Het uiteindelijke doel is bot dat niet slechts een passieve vulling is, maar een levend, zelfherstellend materiaal – bijvoorbeeld voor patiënten met grote botdefecten door trauma, tumorresectie of aangeboren afwijkingen, waarbij de eigen genezingscapaciteit van het lichaam tekortschiet.

Voorbeelden uit de praktijk

Concreet onderzoek naar het nabootsen van lacunaire netwerken bevindt zich grotendeels nog in het laboratorium, met verschillende invalshoeken:

Vasculaire 'opoffer-inkt'-technieken: Het lab van Jennifer Lewis aan het Wyss Institute (Harvard University) ontwikkelde vanaf begin jaren 2010 een methode waarbij een tijdelijk, oplosbaar 'inktmateriaal' in een hydrogel wordt geprint en later wordt weggespoeld, zodat een netwerk van holle kanaaltjes overblijft. Deze techniek, oorspronkelijk gericht op bloedvaten, wordt ook onderzocht als basis voor kleinere, lacune-achtige structuren in dikker weefsel.
Osteochondrale bioprinting: Onderzoeksgroepen rond bioprinting-hoogleraar Jos Malda (Universiteit Utrecht/UMC Utrecht) werken aan het 3D-printen van gecombineerd bot- en kraakbeenweefsel (osteochondrale constructen), waarbij poreuze, kanaalrijke structuren worden gebruikt om celoverleving in dikkere printen te verbeteren.
Bot-nabootsende implantaten: Aan de TU Delft doet de groep van Amir Zadpoor onderzoek naar 3D-geprinte, poreuze titanium implantaten waarvan de microstructuur is geïnspireerd op de architectuur van natuurlijk (trabeculair) bot. Dit zijn geen levende, cellulaire lacunes, maar mechanisch nagebootste poriën die botcellen uitnodigen om in te groeien.
'Bone-on-a-chip'-modellen: Diverse academische groepen bouwen microfluïdische chips waarin kunstmatige, met vloeistof gevulde kanaaltjes de canaliculi nabootsen, om in het lab te bestuderen hoe osteocyten reageren op mechanische stroming, zonder dat er een heel proefdier nodig is.

Het is belangrijk deze voorbeelden niet te verwarren: sommige (zoals de titanium implantaten) zijn technisch volwassen en al klinisch inzetbaar; andere (zoals volledig functioneel bioprint bot met levend lacunair netwerk) zijn nog experimenteel labwerk.

Hoe ver is de techniek?

Er moet een duidelijk onderscheid gemaakt worden tussen twee sporen. Het eerste spoor, mechanisch bot-nabootsende implantaten (poreuze metalen of keramische structuren die de vorm van botarchitectuur volgen), is relatief volwassen: dit soort implantaten wordt al gebruikt bij bijvoorbeeld heup- en kaakreconstructies, en de technologie om ze te 3D-printen is commercieel beschikbaar.

Het tweede spoor, het daadwerkelijk bioprinten van levend botweefsel met een functioneel lacuno-canaliculair netwerk waarin osteocyten normaal gedrag vertonen, staat nog in een vroeg, overwegend academisch stadium. De belangrijkste obstakels zijn: het printen van kanaaltjes op de juiste, zeer kleine schaal (enkele micrometers) blijft technisch lastig; osteocyten zijn kwetsbare cellen die moeilijk lang in leven te houden zijn buiten hun natuurlijke omgeving; en het is nog niet goed gelukt om printtechnieken te combineren met de langzame, natuurlijke mineralisatie die echte botmatrix zijn stevigheid geeft. Schattingen over wanneer dit soort weefsel klinisch bruikbaar wordt, moeten met de nodige voorzichtigheid worden bekeken; veel experts in het veld van biofabricage spreken eerder over een tijdshorizon van tien tot twintig jaar dan van een paar jaar, en garanties zijn er niet.

Wie werken eraan?

Nederland speelt internationaal een relatief prominente rol in bot- en kraakbeen-bioprinting, met onder meer de Universiteit Utrecht/UMC Utrecht, de TU Delft en het MERLN Institute for Technology-Inspired Regenerative Medicine aan de Universiteit Maastricht, dat zich specifiek richt op biofabricage van bot- en kraakbeenweefsel. Internationaal lopen groepen als het Wyss Institute aan Harvard University en diverse laboratoria aan onder meer ETH Zürich, ziekenhuizen en universiteiten in de Verenigde Staten en China voorop in aanverwant onderzoek naar vasculaire netwerken en weefselprinting. Het veld heeft geen dominante commerciële speler zoals bij sommige andere biotech-toepassingen; het merendeel van het werk speelt zich af binnen academische en universitair-medische onderzoeksgroepen, vaak met publieke financiering.