Geen proefmuis nodig met de long-op-chip

Lichaamscellen op chips bootsen steeds beter menselijke organen na. Zo heeft de long-op-een-chip ook last van een kankermedicijn.

Redacteur Technologie

Het blokje op de foto, waar slangetjes en draadjes in en uit gaan, zo groot als een sleutelhanger, is een long-op-een-chip. Binnenin groeien twee laagjes menselijke longcellen in een minuscuul kanaal.

Ooit stonden twee mensen die cellen af. Een kankerpatiënt doneerde longcellen, iemand anders leverde weefsel uit de kleine bloedvaatjes in zijn longen. Nu zijn hun cellen onderdeel van het meest geavanceerde orgaan-op-een-chip ter wereld: een piepklein longmodel.

Eind vorige week demonstreerde de onderzoeksgroep van Don Ingber (Harvard University) in het medisch tijdschrift Science Translational Medicine niet alleen de longchip, maar liet ook een toepassing zien. In zijn long-op-een-chip bootste Ingber na hoe een long beschadigd raakt door een bepaald kankermedicijn. De long gaat lekken en er vormt zich longoedeem; vocht in de longen.

In een proefdier – een muis – gebeurde precies hetzelfde. Dat is mooi, want aanvulling op, of zelfs vervanging van onderzoek op muizen of ratten is precies de bedoeling van organen-op-chips. De nadelen van proefdieren zijn bekend. Nog afgezien van ethische bezwaren: dieren lijken fysiologisch nooit precies op mensen. Proefdieronderzoek wordt daarom altijd aangevuld met tests op menselijke weefsels in de petrischaal. Maar in zo’n schaaltje gedragen die weefsels zich evenmin natuurgetrouw.

Een orgaan-op-een-chip bootst een deel van de normale functies van een orgaan na op microschaal. De long-op-een-chip van Ingber bestaat niet alleen uit twee cellagen. Langs het laagje bloedvatcellen (endotheel) stroomt bloed; langs het laagje longepitheel stroomt lucht. Ook de adembeweging wordt nagebootst. Twee balgen die onderdruk zuigen, rekken de cellagen ritmisch op. Dan is er minder weefsel en celcultuurmedium nodig, en kunnen de stroomsnelheden laag blijven.

De groep van Don Ingber is in het vakgebied het verst. Met de eerste versie van de long haalde hij in 2010 al Science. Inmiddels heeft hij ook een darm-op-chip. Hij is ook de enige, schreef hij vorige week in Science Translational Medicine, die heeft laten zien dat het miniorgaan de werkelijkheid nabootst. Het longoedeem door kankertherapie leek op echt oedeem. ‘Ademen’ verergerde het lekken sterk, net als bij mensen. En, belangrijk: een potentieel medicijn dat die nare bijwerking in de microlong tegenging, deed dat in proefdieren ook.

In Ingbers kielzog volgt een groeiende groep collega’s. In september 2011 besloten belangrijke onderzoeksinstanties in de VS, namelijk het medisch instituut NIH, de geneesmiddelenautoriteit FDA en het legerinstituut DARPA, er samen geld in te steken: er is 132 miljoen dollar beschikbaar voor onderzoeksvoorstellen.

In Nederland krijgen onderzoeksgroepen die kennis willen uitwisselen over ‘Organen op Chips’ 250.000 euro van de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen, voor de jaren 2012-2014.

Zo werkt de TU Delft met hulp van Philips Research aan een chip die spier- of hartweefsel elektronisch laat rekken – fundamenteel werk, Philips wil geen product maken. En onderzoekers van de Universiteit Twente publiceren binnenkort hun model van de bloed-hersenbarrière waar ook echt bloed langs cellen stroomt. Postdoc Andries van der Meer vertelt dat zijn groep het model binnenkort met proefdieren gaat vergelijken, en ziektes gaat nabootsen: „Nu komt het leuke werk.”