UTUFondsUw Gezondheid, Onze TechnologieBiologische kunstorganen en Biorobotica

Een langer en beter leven voor nierpatiënten

De droom van prof.dr. Dimitrios Stamatialis

“Mijn droom is een implanteerbare kunstnier te ontwikkelen met levende lichaamseigen niercellen. Met zo’n implanteerbare kunstnier worden behandeltechnieken als nierdialyse overbodig en hoeven patiënten niet meer jarenlang te wachten op een donororgaan. De patiënt heeft dan weer kwaliteit van leven en heeft zijn vrijheid, zijn leven en zijn normale levensverwachting terug. Een eerste stap in die richting is de ontwikkeling van een draagbare kunstnier.”

De patiënt

John (38)* is vanaf zijn zeventiende nierpatiënt en onderging al twee niertransplantaties. Sinds zijn laatste donornier er in 2017 mee ophield, dialyseert John om in leven te blijven. De jonge vader ziet zijn toekomst somber in. Door zijn nierziekte en dialysebehandelingen brokkelt zijn lichaam iedere dag een stukje verder af. De kracht om een potje appelmoes open te draaien, is hem inmiddels ontnomen. Het vaderschap kan hij slechts beperkt invulling geven.

“Ik wil zo graag met mijn jongens kunnen voetballen, ze optillen of met ze fietsen”, zegt John. “Maar die kracht heb ik niet. Doordat ik al zo lang dialyseer, kreeg ook mijn hart een klap. In plaats van een fitte, jonge vader ben ik een wrak op de bank. Daar heb ik het heel moeilijk mee.” Voor zijn dialyse moet John drie keer per week naar het ziekenhuis. “Daar zit ik urenlang. Ik zou er veel voor over hebben om dit thuis te kunnen doen, bij mijn gezin.”

De uitdaging

Nieren verwijderen afvalstoffen, zorgen voor genoeg vocht en zout in het lichaam, regelen de bloeddruk en maken hormonen aan die zorgen voor voldoende rode bloedcellen. Het zijn dus belangrijke organen. Zo’n 1,7 miljoen Nederlanders hebben chronische nierschade en lopen een verhoogd risico op hart- en vaatziekten en nierfalen. Elk jaar komen er ongeveer 2.000 patiënten met nierfalen bij. Hun nieren werken nog maar minder dan 15%. Om in leven te blijven is dialyse of een niertransplantatie nodig.

Transplantatie is niet altijd mogelijk of gewenst. Daarbij is er een groot tekort aan donornieren. Dialyse is een belangrijk maar zwaar alternatief. In Nederland zijn ongeveer 6.500 mensen afhankelijk van dialyse. Jaarlijks overlijdt gemiddeld 1 op de 6 dialysepatiënten. Dialyse kan namelijk maar beperkt de nierfunctie overnemen. Verder belast dialyse het hart en de bloedvaten, waardoor dialysepatiënten een grote kans hebben te overlijden aan hart- en vaatziekten.

Dialyse en transplantatie behoren tot de duurste behandelingen die de Nederlandse basisverzekering vergoedt. Dialyse kost per patiënt € 80.000 tot € 120.000 per jaar. Een niertransplantatie kost ongeveer € 80.000. Daar komen vervolgkosten bij na de transplantatie, zoals voor medicijnen tegen afstoting die patiënten levenslang moeten gebruiken. De jaarlijkse kosten van transplantatie zijn, vanaf het eerste jaar na transplantatie, stukken lager dan die van dialyse.

Waarvoor vraag ik uw steun?

“Wij werken aan een draagbare kunstnier die het leven van patiënten een stuk aangenamer maakt. Ze hoeven dan niet meer naar het ziekenhuis en kunnen waar ook ter wereld dialyseren. Mijn bijdrage aan deze draagbare kunstnier is de ontwikkeling van het membraan, het filter. In samenwerking met het Radboudumc in Nijmegen en het UMC Utrecht wil ik het filter verbeteren door gebruik van lichaamseigen biologisch materiaal. Daarmee is het in staat om zelfs stoffen uit het bloed te halen die een conventioneel dialyseapparaat er niet uit krijgt. Het heeft bijna dezelfde zuiverende werking als een echte nier. De technologie zal vervolgens moeten worden doorontwikkeld voor toepassing in een compact dialyseapparaat. Dit is een eerste stap naar een kunstnier die geschikt is voor implantatie in het menselijk lichaam.

Hoe ver zijn we met ons onderzoek? In samenwerking met prof. dr. R. Masereeuw van de Universiteit Utrecht hebben we inmiddels een biologisch ‘nierbuisje’ ontwikkeld. Het is gemaakt van een dialysemembraan waarop levend nierweefsel is gegroeid. Niercellen zijn immers gespecialiseerd in het verwijderen van afvalstoffen uit het bloed. Het groeien van nierweefsel op een membraan is erg complex. We hebben hiervoor een speciale coating op het membraan gemaakt, waarop levende niercellen zich kunnen hechten. Vervolgens zijn we erin geslaagd om de stap te zetten naar een functionerend driedimensionaal nierbuisje.

De draagbare biologische kunstnier is er nog lang niet. Ons systeem is voorlopig niet klaar voor gebruik door de mens. Eerst moeten we nog in preklinische studies - op dieren - bewijzen dat het membraan de giftige stoffen goed afvoert en dat het geen andere giftige stoffen oplevert. Vervolgens moeten we aantonen dat ons systeem lange tijd op hetzelfde niveau presteert. Dus voordat we in de kliniek kunnen testen, zijn we jaren verder.”

Wat kan ik doen met 1 miljoen?

“Voordat de draagbare kunstnier met mijn biologisch membraan kan worden getest bij nierpatiënten, gaan we eerst testen uitvoeren bij grote dieren. Daarmee willen we het ‘proof-of-principle’ en de veiligheid aantonen. Deze zogenoemde preklinische testen, die buiten de doelstellingen van wetenschappelijke fondsen vallen, kan ik financieren met 1 miljoen. Zo zetten we een grote stap op weg naar toepassing van deze draagbare kunstnier bij mensen.”

Wie is Dimitrios Stamatialis?

Dimitrios Stamatialis is hoogleraar Bioartificial Organs en leidt de groep Biomaterials Science and Technology aan de Universiteit Twente.  Zijn leerstoel combineert de wetenschapsgebieden biologie en engineering. Stamatialis studeerde chemie aan de Universiteit van Athene, promoveerde daar ook en werkt sinds 2000 aan de UT.

Stamatialis’ vader werd al op jonge leeftijd met diabetes type 2 geconfronteerd, met als gevolg hartproblemen en nierbeschadiging. Hij is een groot voorstander van multidisciplinaire samenwerking, zowel binnen als buiten de eigen universiteit. “Ik ben ervan overtuigd dat je alleen verder komt en voor patiënten impact kunt creëren wanneer je intensief samenwerkt met wetenschappers en clinici van andere vakgebieden.”

Universiteit Twente

De Universiteit Twente verbindt technologie aan gezondheid en heeft daarin een uitstekende reputatie. Het komt allemaal perfect samen in het TechMed Centre op de campus.  De UT heeft hier alle noodzakelijke kennis en expertise zelf in huis; zoals biologie, chemie, bio-engineering, nanotechniek en de orgaan-op-een-chip -technologie.

* De hier beschreven patiëntcasus is fictief en gebaseerd op de ervaringen met verschillende echte patiënten, zoals onze onderzoekers ze tegenkomen in de klinieken. 

Meer weten? Ontmoet onze onderzoekers!
Neem contact op