FOTO: © UMCG. Een onderzoeker bekijkt een ‘chip’ voor onderzoek aan darmcellen. Er zitten twee kanaaltjes in die zijn gescheiden door een membraan waarop de cellen kunnen groeien.
In Nederland heeft vrijwel elke universiteit een onderzoeksprogramma waarin gewerkt wordt aan orgaan-op-chip. Ze werken veelal samen in het hDMT-consortium. Hart, bloedvat, long, lever, nier, darm, hersen- en zenuwweefsel zijn inmiddels beschikbaar als mini-orgaantjes. Soms worden ze aan elkaar gekoppeld tot een multiorgaanmodel om hun interactie te bestuderen, bijvoorbeeld onder invloed van een medicijn of specifieke omstandigheden. De Nederlandse overheid stimuleerde het onderzoek de afgelopen jaren met ruim 10 miljoen euro. De vooruitzichten zijn veelbelovend. De modellen bieden de mogelijkheid om aandoeningen veel nauwkeuriger te onderzoeken en medicijnen en behandelmethoden direct op menselijk weefsel te testen.
‘Er zijn medicijnen ontwikkeld, getest in diermodellen en goedgekeurd, die vervolgens bij mensen dodelijk bleken te zijn.’
Daarmee zijn veel dierproeven te vermijden. Diermodellen geven vaak geen betrouwbare voorspellingen van de reactie in het menselijk lichaam. “Er zijn medicijnen ontwikkeld, getest in diermodellen en goedgekeurd, die vervolgens bij mensen dodelijk bleken te zijn”, zegt Sebo Withoff, universitair hoofddocent Genetica van auto-immuunziekten aan de Rijksuniversiteit Groningen. Samen met adjunct-hoogleraar Iris Jonkers leidt hij het onderzoek naar glutenintolerantie (coeliakie). Dit is een complexe auto-immuunziekte die ontstaat uit een samenspel tussen genetische afwijkingen en omgevingsfactoren. Bij patiënten ontstaan daardoor lekkages in de dunne darm die tot ontstekingen leiden.
Complexe celstructuren
De Groningse groep ontwikkelde voor haar onderzoek een darm-op-chip-model. Het is al langer mogelijk darmwandweefsel (epitheel) te kweken uit stamcellen. In een petrischaal vormen die echter bolletjes (organoïden), wat niet altijd geschikt is voor darmonderzoek. Zo kan bijvoorbeeld de binnenkant van zo’n organoïde alleen bereikt worden door onder de microscoop vloeistoffen te injecteren. Ook stroomt er geen vloeistof langs de cellen en is er geen sprake van de krachten die in een echte darm op cellen worden uitgeoefend.
In het darm-op-chip-model vormen zich, in plaats van simpele organoïden, complexe celstructuren zoals darmvlokken, die zo kenmerkend zijn voor een darmwand. Door kracht uit te oefenen op het flexibele materiaal van de chip, kunnen de onderzoekers zelfs de peristaltische beweging van de darm nabootsen zodat de darmcellen de druk ondervinden die ze ook ervaren in het menselijk lichaam. Het is zelfs mogelijk via de kanaaltjes (zie kader) in de chip bacteriën uit de darmflora langs de cellen te leiden en de interactie te bestuderen.
