Zie Nieuws

Kracht van 'organ-on-a-chip' aantonen UT in drie van zeven showcases

Vanuit de Top Sector Life Sciences & Health krijgen zeven projecten een subsidie voor een ‘showcase’ die de mogelijkheden van een organ-on-a-chip laat zien. Bij drie daarvan is de Universiteit Twente betrokken: het eye-on-a-chip project, een chip om uitzaaiingen te bestuderen en een chip voor verbeterde behandeling van hart- en vaatziekten.

Een organ-on-a-chip is een vloeistofsysteem met microkanalen, met daarin een reservoir voor levend celmateriaal. Het mini-orgaan krijgt voeding vanuit de kanalen, zodat de levensechte situatie wordt nagebootst. Op die manier wordt mogelijk om de reactie van het celmateriaal te testen, op bijvoorbeeld medicatie, te testen. De Universiteit Twente heeft, in het MESA+ Instituut en het TechMed Centre, veel ervaring opgebouwd met lab-on-a-chip en organ-on-a-chip systemen en maakt ook deel uit van het instituut ‘human Organ and Disease Model Technologies’ (hDMT).

EYE-ON-A-CHIP

Doel van het 'PLURIMACULA'-project is om een organ-on-chip model te maken van het buitenste weefsel van het netvlies.

Achtttien miljoen mensen in Europa lijden aan verlies van gezichtsvermorgen of zelfs blindheid door leeftijdafhankelijke macula-degeneratie. Wereldwijd groeit dit aantal in 2020 naar 196 miljoen, is de verwachting, waarbij de jaarlijkse kosten voor de zorg naar schatting 284 miljard bedragen. Nieuwe preventieve en curatieve behandelingen zijn hard nodig. Goede kennis van de ziekte, via modellen, is essentieel.

Bij leeftijdgebonden maculadegeneratie wordt vooral de buitenste grens van het netvlies aangetast. Het gezichtsvermogen gaat achteruit, te beginnen met de binnenste cirkel van het oog. Het weefsel van het netvlies bestaat uit cellen van verschillende typen, in verschillende lagen en verbonden door bloedvaten. De onderzoekers gaan organ-on-a-chip technologie toepassen om de complexe en gevoelige structuur van het weefsel na te bootsen in een labmodel. Door menselijke stamcellen van de patiënt toe te passen, wordt de behandeling ook nog eens gepersonaliseerd. Aan het eind van het project, met een looptijd van anderhalf jaar, verwachten de onderzoekers een eerste prototype van het organ-on-a-chip te hebben, hebben ze in detail bestudeerd of het de ziekteprocessen op een accurate manier weergeeft, en verschillende remedies uitgeprobeerd.

Het project brengt een consortium samen van technische wetenschappers, stamcelbiologen, genetici en artsen van de Universiteit Twente, LUMC en Radboudumc. Zij gaan ook samenwerken met Boehringer Ingelheim, een onderzoeksgedreven farmaceutisch bedrijf dat werkt met menselijk materiaal, niet met proefdieren. Het project wordt daarom ook ondersteund door de Nederlandse organisatie ‘Proefdiervrij’.

HEART-ON-CHIP

De partners in dit project gaan een hart-op-een chip screening platform ontwikkelen om nieuwe medicijnen te kunnen identificeren die het risico op hart- en vaatziekten, door het enzym lipoproteïne lipase te activeren.

Hart- en vaatziekten zijn de nummer één doodsoorzaak in de wereld, met 17,9 miljoen sterfgevallen per jaar. Mensen met een verhoogd risico, worden nu vooral behandeld met cholesterolverlagende medicijnen zoals statines. Een aanzienlijk percentage blijft onbehandelbaar.

Lipoproteine lipase (LPL) speelt een sleutelron in de stofwisseling en heeft  recent veel aandacht gekregen als nieuwe ‘druggable target’ voor het terugdringen van het ziekterisico. Op de identificatie van LPL-activerende kleine moleculen wordt nog in spanning gewacht. Het vinden van de juiste stof is ingewikkeld doordat er overspraak is tussen de endotheelcellen en het metabolisch actieve weefsel. Om die reden wordt een microfluidische chip ontwikkeld die het 3D hartweefsel in contact brengt met een monolaag van endotheelcellen, op basis van menselijke stamcellen, waarmee een vloeistofkanaal is 'bekleed'. 

Als het heart-on-a-chip model werkt, dan kunnen grote bibliotheken van verschillende LPL-kandidaten getest worden die kunnen dienen als medicijn tegen CVD.

In dit project werkt de Universiteit Twente samen met het LUMC en River Biomedics.

CHIP-ME

Cross-organ Human In-Vitro Platforms for Metastatic Environments

Hoe verspreidt een tumor zich eigenlijk? De onderzoekers willen een antwoord vinden op deze vraag door de communicatie van een tumor, met andere organen, te onderzoeken.Met 10 miljoen sterfgevallen in 2018, blijft kanker, zeker als het gepaard gaat met uitzaaiingen, een van de grootste doodsoorzaken. Hoe tumors zich verspreiden is nog steeds niet goed bekend, en dit bemoeilijkt ook het onderzoek naar en de behandeling van kanker. Veel onderzoek heeft zich gericht op de vorming van een tumor en de omzetting die daarbij plaatsvindt, maar mechanische modellen die de groei van kankercellen en hun verspreiding beschrijven, ontbreken nog.

CHIP-ME wil daarom een modulair en veelzijdig multi-orgaanplatform ontwikkelen, dat gebruikt maakt van microkanalen en gevasculariseerde mini-organen, om te onderzoeken hoe bijvoorbeeld een borsttumor de interactie aangaat met een uitzaaiing in botweefsel. CHIP-ME gaat eerst verschillende typen mini-organen kweken, die vervolgens voorzien van doorbloeding, zodat er orgaan-specifieke modules ontstaan. Vervolgens gaat het onderzoek vooral over de circulatie tussen de organen die de communicatie van de modules op gang brengt.

Weten we meer over deze mechanismen, dan is gerichter behandeling mogelijk, maar ook ‘overbehandeling’ terug te dringen. Het kijken naar de circulatie en communicatie is nieuw; daarmee is de multi-orgaan benadering naar verwachting de start van een heel nieuwe generatie van organ-on-a-chip systemen, voor klinische en industriële toepassingen, voor prognose en het evaluaren van de efficientie van therapie.

In dit project werkt de Universiteit Twente samen met het UMCU, VyCap, Fluigent en BEOnChip.

Zie ook het persbericht van Health~Holland.

ir. W.R. van der Veen (Wiebe)
Persvoorlichter (aanwezig ma-vr)