Het creëren van ‘organs-on-chips’ 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. Mummery is de leider van het project, waaraan vijf 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.’

Ontregelen
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.’

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 tien 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.’

Dossier Innovatie in de zorg
Innovatie is nodig om kwaliteit en betaalbaarheid van zorg te garanderen. In dit dossier: nieuws, blogs en achtergronden over zorginnovatie.