Mini-organen op een chip: medicijnen testen zonder proefdieren
Organ-on-a-chip beeld: Mimetas
Met mini-organen op een chip kun je onderzoeken hoe ziektes ontstaan en medicijnen werken. Hoewel de techniek niet nieuw is, wordt deze steeds geavanceerder. Promovendus Bart Kramer hoopt dat hiermee dierproeven in de toekomst onnodig worden.
De naam organ-on-a-chip is eigenlijk een beetje misleidend volgens Bart Kramer die 23 oktober succesvol zijn proefschrift verdedigde. ‘Het is niet zo dat we hele organen namaken’, zegt hij. De chips zitten op een kunststof plaat, niet groter dan een smartphone, met stukjes weefsel van bijvoorbeeld een bloedvat of lever. Dit weefsel is gekweekt uit menselijke cellen, bijvoorbeeld van patiënten. Kleine kanaaltjes voeren vloeistof langs de cellen om ze te voeden.
Dankzij de realistische nabootsing van het menselijk lichaam kunnen onderzoekers metingen doen om ziekten te bestuderen of nieuwe medicijnen beter te testen. Bovendien kunnen in één plaat meer dan veertig stukjes weefsel parallel worden getest, wat het platform zeer geschikt maakt voor grootschalig onderzoek (hoge doorvoer analyses).
Betere voorspellingen
Kramer illustreert dit met onderzoek naar alvleesklierkanker. In traditioneel onderzoek, zoals in petrischaaltjes, delen deze kankercellen snel en lijken ze vaak gevoelig voor chemotherapie. ‘Maar in het menselijk lichaam is die celdeling eigenlijk veel langzamer vanwege de dichtheid van het weefsel direct om de tumor heen. Daardoor komt chemotherapie er ook lastiger bij. Door op onze chip een bepaalde druk en stroming toe te voegen, leek het meer op de echte situatie. We zagen toen dat de chemotherapie veel minder effectief is dan bij andere onderzoeken. En zo kan je beter zien wat het echte effect is van een medicijnbehandeling.’
Niet te complex
Belangrijk bij organ-on-a-chip is om het systeem niet complexer dan nodig te maken. ‘Hoe simpeler het model, hoe beter de schaalbaarheid’, legt Kramer uit. ‘En dat is nodig om honderden stoffen tegelijk te kunnen testen.’ Kramer versimpelde het model zo ver mogelijk in onderzoek naar de invloed van roken op aderverkalking. ‘We wilden naar het begin van het ziekteproces kijken, waardoor we minder verschillende celtypen nodig hadden dan als we naar een later ziekteproces keken. Dan zijn er meer celtypen bij betrokken.’
Promotieonderzoek bij een bedrijf
Het promotieonderzoek van Kramer is geen klassiek academisch traject, hoewel hij wel samenwerkt met onderzoekers van de Universiteit Leiden. De promovendus werkt bij het biotechbedrijf Mimetas op het Leiden Bio Science Park en kreeg de kans om zijn werk te bundelen tot een proefschrift. ‘Omdat ik in dienst ben, voelde ik minder druk dan promovendi met een beurs voor vier jaar. Maar mijn promotieonderzoek kon niet altijd op de eerste plek staan.’ Inmiddels werkt hij bij Mimetas als projectmanager en onderzoeksprojecten leidt voor klanten, vooral farmaceutische bedrijven, om hun specifieke wetenschappelijke vragen te beantwoorden. ‘Soms willen ze weten of onze technologie bij hen past of willen ze hun proefdierdata vergelijken.’
Minder dierproeven
Kramer hoopt dat organ-on-a-chip die dierproeven uiteindelijk helemaal kunnen vervangen. Dat is nu bijvoorbeeld alleen al qua regelgeving nog niet mogelijk. ‘Bij het gebruik van muizen zijn ethische bezwaren groot en het is duur en traag onderzoek. Daarbij komt dat onderzoek op muizen niet altijd goed vertaalt naar mensen. Maar het is het beste wat we nu hebben. Ik denk dat het op een gegeven moment niet meer te verantwoorden is dat we zoveel proefdieren gebruiken voor menselijk gewin.’
Foto bovenaan het artikel: Leverweefsel met ingebouwde bloedvaten op een chip.