De minihersens van Hoffman-Kim
Twee jaar geleden kweekte Diana Hoffman-Kim haar eerste hersenbolletjes, piepkleine miniorgaantjes van hersencellen van muizen. Sedertdien heeft ze duizenden minihersentjes gekweekt die vol elektrisch leven zitten. Echt leven doen ze niet. Om zelfstandig zonder de hulp van labmedewerkers te kunnen bestaan hebben ze bloed nodig. Vorig jaar zagen studenten van Hoffman-Kim dat er in de minihersentjes spontaan bloedvaten onstonden. Dat was nog nooit waargenomen. Ze werkt nu aan de Amerikaanse Brown-universiteit met een collega aan miniorgaantjes op chip, voorziening van een kunstmatig ‘bloedvoorziening’, die bij, onder meer, medicijnonderzoek proefdieren zouden kunnen vervangen, denkt ze.
De laatste jaren zijn onderzoekers aan de gang gegaan met het kweken van (mini)organen voor onderzoeksdoeleinden. Parallel daaraan werden biochips ontwikkeld: een combinatie van levende cellen en de voorzieningen om die in leven te houden, zoals microkanaaltjes met ‘bloed’, en elektronica. Met die biochips kun je, bijvoorbeeld, longcellen testen op giftige stoffen. Dat soort proeven zijn weinig realistisch, omdat in het echte leven verschillende celtypen bij elkaar komen, die elkaar onderling beïnvloeden. Daar schuiven de miniorgaantjes van mevrouw Hoffman-Kim in beeld. De combinatie van de platte chips en de ruimtelijke orgaantjes zou het echte leven benaderen als het aankomt op hoe organen reageren op bepaalde stoffen.
Huidcellen
Het idee is dan om een paar huidcellen te nemen, die om te programmeren tot pluripotente stamcellen om die zich vervolgens weer te laten ontwikkelen tot miniorgaantjes (enzovoort). “Daarmee belanden we in het tijdperk van de individuele geneeskunde”, zegt onderzoeker Ali Khademhosseini van het Wyss-instituut, die al zo’n tien jaar aan miniorgaantjes en biochips werkt.
Recentelijk maakten Khademhosseini en de zijnen een serie biochips ‘beladen’ met minilevertjes en kankercellen plus een eigen ‘bloedsysteem’. Ze lieten daar een kandidaat-kankermedicijn op los om te zien of dat de gezonde cellen ongemoeid liet en alleen de woekercellen aanvatte. Op die manier, denkt de onderzoeker, is de optimale dosering vast te stellen, waarbij de lever niet beschadigd wordt.
Dat klinkt aardig, maar ik denk dat geen enkele organisatie voor medicijntoelating op basis van zulke proeven dat medicijn zal toelaten voor menselijk gebruik. Die testmethode zal ongetwijfeld eerst nog gevolgd moeten worden door dierproeven, waarna, bij succes, klinische proeven met mensen volgen.
Het is best mogelijk dat kan worden vastgesteld of die miniorgaantjes-op-chip voldoende voorspellende waarde hebben over de werking van medicijnen bij echte mensen. In zo’n geval zou dat betekenen, denken de onderzoekers, dat die miniorgaantjes-op-chip de zoektocht naar nieuwe en (vooral) werkzame medicijnen zou kunnen versnellen.
De Amerikaanse defensieonderzoeksorganisatie Darpa is erg geïnteresseerd in deze onderzoeksrichting, vooral met het oog op behandeling bij gebruik van biologische of kernwapens. Daarbij zijn experimenten met mensen taboe. Als het allemaal naar tevredenheid werkt dan zouden ook de dieren hoera kunnen roepen en zouden dierproeven tot het verleden gaan horen. Ik zie dat voorlopig nog niet gebeuren.
Enterovirussen
Dan heb je nog de ziektes die alleen mensen kunnen krijgen en waarvoor dierproeven nutteloos zijn. Neem nou de enterovirussen. Dat zijn nare dingetjes die jaarlijks miljoenen slachtoffers maken die er soms het leven bij laten. Er zijn zo’n 70 virusstammen die bij muizen en ratten niks doen. “Als je er over nadenkt dan moet je constateren dat bijna alles wat we van besmettelijke ziektes weten afkomstig is van de muis”, zegt Carolyn Coyne van de universiteit van Pittsburgh (VS). Dus maakte Coyne uitgaande van stamcellen een soort minidarmen. Het bleek dat sommige enterovirussen bepaalde cellen aanvielen en andere niet, om toegang te krijgen tot de bloedstroom. Daar kunnen ze de meeste schade aanrichten.
De experimenten met de minidarmen gavan geen uitsluitsel hoe het komt dat juist die cellen werden aangevallen. Dat zou iets met de darmflora te maken kunnen hebben. Ze kon die hypothes moeilijk in het lab uitproberen, aangezien de meeste darmbacteriën het maar kort in een petrischaaltje uithouden. Dat zou wel te doen zijn in een miniorgaantje-op-chip. Dus….?
Bron: Wired