Long-op-een-chip verbetert longonderzoek
Plaats een reactieRealistische modellen zijn nodig voor het ontwikkelen van nieuwe methoden voor het behandelen en regenereren van ziek longweefsel. Basale onderzoekers en clinici werken samen aan de ontwikkeling van een long-op-een-chip.
Longweefsel herstelt zichzelf maar in beperkte mate en medicijnen die het herstel bevorderen, zijn nog in ontwikkeling. Daarom is voor patiënten met ernstige chronische longaandoeningen als COPD, taaislijmziekte en interstitiële longziekten op lange termijn een longtransplantatie de enige oplossing. Longdonoren zijn schaars en longtransplantaties verlopen nog lang niet altijd succesvol.
Biomedisch onderzoeker André Poot van de Universiteit Twente start samen met onderzoekers van het LUMC in Leiden en het Erasmus MC in Rotterdam om die reden met de ontwikkeling van een long-op-een-chip. De onderzoekers krijgen daarbij steun van het Longfonds. Ze willen de effectiviteit van medicijnen onderzoeken die het herstel van beschadigd weefsel bevorderen. De chip is hooguit een paar vierkante centimeters groot en bevat een stukje levend longweefsel. Poot zegt hierover: ‘Ons idee is gebaseerd op een bestaand tweedimensionaal model, maar deze bootst niet goed de realiteit na. Ons model is bolvormig en van beter materiaal gemaakt en komt zo dichter bij de werkelijkheid.’ De long-op-een-chip bevat een membraan waar aan de ene zijde alveolaire epitheelcellen groeien en aan de andere zijde microvasculaire endotheelcellen, zo de barrière tussen longblaasjes en capillairen nabootsend. Het gebruikte materiaal voor het membraan is flexibel, elastisch en poreus. Hierdoor kunnen de longblaasjes uitzetten door luchtdrukverschillen. De bloedsomloop bootsen de onderzoekers na door vloeistof te laten stromen door microkanalen in de chip. Het valideren van de long-op-een-chip gebeurt door de kunstlong bloot te stellen aan sigarettenrook en ontstekingsmediatoren en te kijken naar het effect hiervan op gastransport, vaatlekkage en ontsteking. Ook willen ze groeifactoren en mesenchymale stromacellen testen die eerder al een gunstig effect lieten zien in de tweedimensionale longmodellen. ‘Ze zouden in ons model ook moeten werken, het testen van deze groeifactoren en stromacellen is een check voor onze long-op-een-chip’, aldus Poot.
Als de ontwikkeling van het model succesvol verloopt, willen de onderzoekers na enkele jaren alveolaire en endotheelcellen kweken met behulp van pluripotente stamcellen van patiënten. Deze gekweekte cellen willen ze vervolgens inbouwen in de long-op-een-chip om zo de behandeling te richten en aan te passen op de individuele patiënt. Op nog langere termijn zien de onderzoekers mogelijkheden om een aantal chips te stapelen en zo een eerste stap te zetten in de richting van een kunstmatige long met lichaamseigen cellen. Poot: ‘Dit kun je voor je zien als een stukje longweefsel van misschien tien centimeter. Dit moet aan te sluiten zijn op zowel de luchtwegen als de longvaten en kan zich zowel binnen als buiten het lichaam bevinden. Het mooiste zou binnen het lichaam zijn, maar erbuiten is het makkelijkste.’ Het gebruikte materiaal voor de chip is wel biocompatibel, dus veroorzaakt in principe geen problemen in levend weefsel.
Het zal nog zeker vijf tot tien jaar duren voordat resultaten van dit onderzoek in de praktijk merkbaar zullen zijn. De onderzoekers bewegen zich in een opkomend onderzoeksveld. Andere onderzoekers zijn bezig met de ontwikkeling van bloedvaten-op-een-chip, een nier-op-een-chip en zelfs een bloed-hersenbarrière-op-een-chip. ‘Het onderzoek vindt niet alleen plaats in Twente maar ook op een hoop andere plekken. Het idee van een orgaan-op-een-chip is vrij nieuw, bestaat misschien vijf jaar. Maar het neemt een grote vlucht.’
Mariëlle van Aalst
Referentie: Microtechnologische 3D analogen van alveolair weefsel voor long generatie. André Poot, UT
Lees ook:
- Er zijn nog geen reacties
