Universiteit Leiden

nl en

Bijna 19 miljoen euro voor ontwikkelen en bestuderen van ‘organs-on-chips’

Het klinkt futuristisch, maar het kan toch: miniatuurorganen van patiënten maken en hierin bestuderen hoe ziektes zich ontwikkelen en behandeld kunnen worden. Dat willen onderzoekers van het LUMC, de Universiteit Twente (UT), UMCG, TU Delft en het Hubrecht Instituut de komende 10 jaar bereiken met een Zwaartekrachtsubsidie van bijna 19 miljoen euro die ze onlangs kregen van wetenschapsfinancier NWO.

Christine Mummery
Christine Mummery

Het kweken van levende menselijke cellen en weefsels buiten het lichaam gebeurt in ‘organs-on-chips’: kleine compartimentjes op een siliciumchip, waarin de omstandigheden in het lichaam worden nagebootst. Dat gebeurt onder meer met behulp van kanaaltjes in de chips, waardoor minieme hoeveelheden vloeistof nauwkeurig toegediend kunnen worden om onder meer de groeiende cellen te voeden. De vloeistof wordt aan- en afgevoerd met behulp van miniatuurpompjes en het gedrag van de cellen is met sensoren te meten. ‘Je maakt eigenlijk een klein deel van een orgaan’, zegt hoogleraar ontwikkelingsbiologie Christine Mummery van het LUMC en de UT.

Onderzoek naar cellen van hart, hersenen en darmen

Mummery is de leider van het project, waaraan 5 andere gerenommeerde wetenschappers – onder wie Michel Ferrari (neuroloog, LUMC), Albert van den Berg (nanotechnoloog, UT), Hans Clevers (celbioloog, Hubrecht Instituut), Cisca Wijmenga (humaan geneticus, UMCG) en Lina Sarro (nanotechnoloog, TU Delft)  - meewerken. De genoemde onderzoekers werken al langere tijd samen op het gebied van organen-op-chip in het samenwerkingsverband Human Organ and Disease Model Technologies (hDMT).

Stamcellen

Zij focussen zich voor dit onderzoek op hart-, hersen-, darm- en bloedvatcellen, die ze kweken uit stamcellen van patiënten met bepaalde aandoeningen. Deze cellen vormen vervolgens de basis voor de ‘chiporganen’ die net zo functioneren als organen in het menselijk lichaam, aldus Mummery. ‘Zo laten we de hartmodellen net zo kloppen als een echt hart en hebben de darmmodellen hun eigen bacteriën. We bouwen delen van de hersenen na in samenwerking met het Erasmus MC. Op deze manier kunnen we precies nabootsen wat er in die organen misgaat bij bepaalde aandoeningen.’

Omstandigheden in het lichaam worden nagebootst op een siliciumchip.

Darmbacteriën

De onderzoekers bestuderen ook het effect van darmbacteriën op het lichaam. ‘Hart- en vaatziekten ontstaan soms doordat de balans van deze bacteriën ontregeld is geraakt.’ Om dit te onderzoeken, maken de onderzoekers niet alleen drie verschillende chiporganen. Ze gaan deze ook  aan elkaar koppelen en de onderlinge beïnvloeding bestuderen. ‘Zo kun je bijvoorbeeld de onderlinge effecten van gezonde en zieke organen bestuderen en wat er gebeurt met de hersenen of het hart als darmbacteriën ontregeld raken.’

Miniatuurorganen als alternatief voor dierproeven

De gekweekte miniatuurorganen vormen een goed alternatief voor dierproeven. ‘Wat er in diermodellen gebeurt, is niet altijd een goede weergave van wat er in het menselijke lichaam plaatsvindt. Het hart van een muis klopt bijvoorbeeld 500 keer per minuut, maar dat van een mens slechts 60 keer per minuut. Bepaalde delen van de hersenen zijn bij muizen radicaal anders en de dikke darm heeft bij muizen een andere functie dan bij mensen’, zegt Mummery. ‘We denken ook dat we sommige effecten en bijwerkingen van nieuwe medicijnen beter en sneller kunnen testen en voorspellen in ‘organs-on-chips’.’

Toekomstmuziek

Helpen de miniatuurversies van de hersenen, het hart en de darmen ook mee om snel ziektes een halt toe te roepen? ‘Dat is toekomstmuziek’, zegt Mummery. ‘Een medicijn ontwikkelen kost tijd. Dit onderzoek gaat 10 jaar duren. We gaan eerst onderzoeken hoe ziektes ontstaan en vervolgens gaan we op zoek naar moleculen die deze processen kunnen beïnvloeden. Ook willen we onderzoeken waarom bepaalde personen met een erfelijke aandoening ernstig ziek worden, terwijl anderen met dezelfde erfelijke afwijking veel minder klachten hebben.’

Profileringsgebieden

Het onderzoek naar het kweken van miniatuurversies van organen valt binnen het LUMC in de profileringsgebieden ‘Vascular and Regenerative Medicine’, waar professor Christine Mummery in het managementteam zit, en ‘Translational Neuroscience’ waar professor Michel Ferrari voorzitter van is.