Laatste nieuws
Wetenschap

Hart-op-een-chip

1 reactie

Daar waar stamceltechnologie en micro-engineering samenkomen, ontstaan de kleinst denkbare orgaantjes, waar van alles aan gemeten kan worden. Deze organen-op-een-chip zouden onderzoek naar pathofysiologie én behandelingen eenvoudiger moeten maken. De universiteiten van Leiden en Twente bundelen de krachten om de miniorgaantjes door te ontwikkelen.

Twee Leidse stamcelonderzoekers, Christine Mummery en Robert Passier, reizen sinds een paar maanden wekelijks af naar Twente, om daar te werken aan organen-op-een-chip. In haar intreerede maakte Mummery een grapje over de samenwerking tussen oost en west: in Leiden kunnen ze prachtige cellen kweken, maar ze hebben waardeloze methodes om te fenotyperen. In Twente is het precies andersom. Robert Passier, hoogleraar Applied Stem Cell Technologies aan de Universiteit Twente, kan er wel om lachen: ‘Met de technologie van het fenotyperen, het precies meten van waarin een cel verschilt van een andere, daarmee is men in Twente heel ver. Maar als je dan de verkeerde cellijn gebruikt, maak je er geen optimaal gebruik van. Daarom is het zo mooi dat we samenwerken.’

De twee universiteiten bundelen hun krachten met zeven andere partijen in het virtuele instituut voor Human Organ and Disease Model Technologies (hDMT). Dat samenwerkingsverband van onderzoeksinstituten en farmaceuten werkt samen aan organen-op-chips. Dat wil zeggen: een model waarbij menselijke, gedifferentieerde cellen op een chip een bepaald orgaan of weefsel nabootsen. Dat kan vervolgens gebruikt worden voor onderzoek naar de pathogenese van een aandoening. Of nog beter: naar de werking en bijwerkingen van een medicijn, zonder dat er een proefdier of proefpersoon voor nodig is.

De ontwikkelingen gaan snel. In Nederland alleen al zijn er chiporganen in de maak van bloedvaten, darmwand, huid, en zelfs van het hart. Allemaal mogelijk door de technologische hoogstandjes op het gebied van micro-engineering, microfluidics, nanosensoren en vooral door ontwikkelingen in stamcelland. Waar tegenwoordig geen embryo’s meer nodig zijn om pluripotente stamcellen te verkrijgen, sinds celbioloog Shinya Yamanaka het voor elkaar kreeg deze te maken uit volwassen cellen. Die stamcellen kunnen vervolgens tot andere weefsel ontwikkelen. Zoals hartspiercellen, waar Passier mee werkt.

 

Minihartjes

Zijn onderzoeksgroep heeft een pulserend hart-op-een-chip ontwikkeld, waarmee hij de samentrekkingskracht kan meten. Passier: ‘Lichaamscellen van een patiënt kunnen we herprogrammeren tot stamcellen en laten differentiëren naar bepaalde hartspiercellen. Als we daarvan zo’n hart-op-een-chip maken, heeft dat model dezelfde genetische opbouw als het hart van de patiënt. Dat kan bij bestudering van de genetische aspecten van cardiomyopathieën of hartritmestoornissen van pas komen. We kunnen bijvoorbeeld vergelijken met een model waarbij we een bepaald gendefect corrigeren: verandert de contractiliteit?’

Minihartjes zijn ook voor andere doeleinden zeer gewenst, vertelt Passier: ‘We kunnen testen of een medicijn cardiotoxisch is, of het de werking van cardiale kaliumkanalen beïnvloedt. We voegen een middel toe, en meten de mate van samentrekking, of de geleiding. We kunnen ook kijken of een genetische component een rol speelt bij de reactie op een medicijn. Tot nu toe was dat erg moeizaam, omdat hartspiercellen moeilijk te isoleren en te kweken zijn, en diermodellen vaak te veel verschillen van mensen.’

Samentrekkende hartspiercellen op een chip plaatsen, en daar ook nog aan meten, is een geweldige vooruitgang, maar het is nog maar het begin. Passier: ‘Om bepaalde aspecten van bijvoorbeeld een hartinfarct te bestuderen, moeten we een stuk verder. Als we dat willen nabootsen moeten we de interactie tussen verschillende cellen bestuderen. Daar is een driedimensionale structuur voor nodig, met meerdere weefsels, bloedvaten en hartspiercellen samen. Daar willen we naartoe.’ Wie bepaalt eigenlijk de richting die het mini-orgaan-onderzoek opgaat? ‘Dat is een continue wisselwerking tussen de farmaceutische industrie die aangeeft waar behoefte aan is, de kliniek die zegt welke klinische vragen moeten worden beantwoord, en de onderzoekers die weten wat er mogelijk is.’


Sophie Broersen
@medischcontact

Op 10 maart spraken zowel Christine Mummery als Robert Passier hun oratie uit ter ere van hun leerstoelen aan de Universiteit Twente. Beide stamcelonderzoekers blijven ook in het LUMC werkzaam.

Lees ook:

Beeld: iStock
Beeld: iStock
Wetenschap technologie
  • Sophie Broersen

    Sophie Broersen was journalist bij Medisch Contact van 2008 tot 2021. Na haar studie geneeskunde en huisartsopleiding ging zij als journalist aan de slag. Bij Medisch Contact schreef zij over geneeskunde en zorg in de volle breedte: van wetenschap tot werkvloer, van arts-patiëntrelatie tot zorg over de grens. Samen met de juristen van de KNMG becommentarieerde zij tuchtzaken. Na haar journalistieke carrière is zij in 2021 weer als arts gaan werken.  

Op dit artikel reageren inloggen
Reacties
  • J.M. Keppel Hesselink

    arts-pijnbehandelaar, BOSCH EN DUIN Nederland

    Het mooie van deze techniek is niet alleen het beschikbaar komen van een veel beter in vitro systeem voor het toetsen van nieuwe cardiovasculair actieve farmaca, vergelijkbare technieken maken het ook mogelijk om mini-lever en mini-nier systemen te b...ouwen. En vervolgens bestaat de mogelijkheid al deze diverse diverse mini-systemen aan elkaar te koppelen, zodat het in vitro systeem nog dichter bij in vivo systemen komt.

    Een van de grote problemen bij nieuwe drug-finding is namelijk de slechte voorspelbaarheid van uitslagen in klassieke in vitro screenings methoden. Dit soort systemen zal hoogst waarschijnlijk de waarde van preklinische screen-methoden aanmerkelijk vergroten.

    Christine Mummery en Robert Passier zijn natuurlijk onze Nederlandse iconen van de stamcel technologie!

 

Cookies op Medisch Contact

Medisch Contact vraagt u om cookies te accepteren voor optimale werking van de site, kwaliteitsverbetering door geanonimiseerde analyse van het gebruik van de site en het tonen van relevante advertenties, video’s en andere multimediale inhoud. Meer informatie vindt u in onze privacy- en cookieverklaring.