WetenschapOrgan-on-chip

Een chip die klopt als een hart en groeit als een tumor

Beeld BI/OND

Dankzij het kweken van orgaanweefsel op een geavanceerde chip zou in de toekomst elke patiënt het perfecte medicijn kunnen krijgen. Nederlandse start-ups met deze technologie trekken wereldwijd de aandacht.

 Op een dag zal een dokter, als je bij hem komt met hartproblemen, een stukje huid van je nemen, een klein hart op een chip kweken met jouw genetische achtergrond, en daarop medicijnen uitproberen”, voorspelt Nikolas Gaio van de start-up BI/OND uit Delft. Deze spinoff van de Technische Universiteit Delft, opgericht door drie van oorsprong Italiaanse en Costa Ricaanse aio’s (assistenten in opleiding, red.) van de TU, heeft een plekje weten te bemachtigen op de prestigieuze Start-up Grind Conference in Silicone Valley die komende week plaatsvindt. 

Het bedrijf ontwikkelt de hardware die biomedische wetenschappers kunnen gebruiken om met levende cellen organen na te bootsen. De techniek in de chip kan de hartcellen als het ware laten kloppen en bootst een stroming van het bloed na, die de hartcellen van voedingsstoffen voorziet. “Je kunt chips laten kloppen als een hart, laten ademen als een long, of laten stromen als bloed, maar dan allemaal op piepkleine schaal”, zegt Gaio over deze organ-on-chip-techniek.  

Een kloppend hart is nu het vlaggeschip van BI/OND, verklaart Cinzia Silvestri, CEO van het bedrijf. “We zijn begonnen met het hart omdat het veel laat zien van de unieke mogelijkheden van onze sensor- en elektrodentechniek. Ons doel is om gepersonaliseerde chips van verschillende organen van een patiënt te maken, die gebruikt kunnen worden om medicijnen te testen voordat ze toegediend worden.”

De behoefte om tot deze zogenoemde personalised medicine te komen heeft onder meer te maken met de beperkte genetische basis waarop medicijnen vaak zijn gebaseerd. Zo zijn personen die aan klinische studies meedoen overwegend Europees en man. Gevolg is dat medicijnen bij een andere etniciteit of gender vaak minder goed werken of flinke bijwerkingen hebben. “Er komt wel langzaam verandering in, in de Verenigde Staten is onder Barack Obama een programma gestart om onderzoek te doen naar etniciteit en genetica, om zo betere klinische studies te krijgen”, zegt Silvestri. “Maar”, vult Gaio aan, “als je toewerkt naar personalised medicine, kun je dit eigenlijk vergeten. Wij omzeilen dat probleem helemaal door een stap vooruit te doen. Er worden bijvoorbeeld nu vaak medicijnen van de markt gehaald omdat ze bijwerkingen hebben op hart- en vaatstelsel. Met een hart op een chip kun je al vooraf voorspellen of deze bijwerkingen bij een specifieke patiënt optreden.”

Elke tumor genetisch anders

Een andere toepassing is het kweken van specifiek tumorweefsel van een patiënt voor het testen van chemotherapie. Onderzoeker Dik van Gent van het Erasmus MC In Rotterdam werkt al met de chips van de Delftse start-up in onderzoek naar de behandeling van borstkanker. “Het zit echt nog in de onderzoeksfase”, benadrukt Van Gent. “Wij proberen op chips tumorweefsel verder te laten groeien zoals dat ook in het lichaam gebeurt. Dat lukt nu een à twee weken. Uiteindelijk is de bedoeling dat we op dit weefsel chemotherapie gaan toepassen om te kijken of het aanslaat.”

“Het is namelijk zo dat niet alleen elke persoon, maar ook elke tumor genetisch heel anders in elkaar zit. Dat zorgt ervoor dat een chemotherapiebehandeling soms wel en soms niet aanslaat. Je kunt met moderne technieken wel steeds makkelijker het DNA van zo’n tumor bekijken, maar we weten nog niet goed hoe we dat moeten interpreteren. Daarom zouden we liever direct testen op het betreffende tumorweefsel. Met de organ-on-chip-technologie kan dat.”

Beeld BI/OND

Voor deze toepassing wordt er, net als nu al gebeurt, bij de patiënt een ­biopt genomen van de tumor. Het grote verschil is dat de tumor op een natuurgetrouwe manier kan doorgroeien. “Het weefsel blijft in leven en groeit met dezelfde snelheid als in het lichaam. Dat is belangrijk om de werkelijke werking van een therapie te krijgen die het ook in het lichaam zal hebben”, aldus Van Gent. Voor toepassing in de praktijk is nog veel onderzoek ­nodig, “Dat duurt misschien nog wel tien jaar”, verwacht hij.

Nog iets lastiger is het werk aan een functionerend hart op een chip, waarvoor BI/OND samenwerkt met de groep van Christine Mummery in het LUMC in Leiden. “Een hart is natuurlijk een stuk moeilijker om goed werkend te krijgen dan een tumor, die – helaas ook in het lichaam – niet veel eisen stelt aan de omgeving om verder te groeien. Ook in een omgeving anders dan het menselijk lichaam, groeit het verder. Een hart stelt meer eisen”, aldus Silvestri.

Dat het Nederlandse bedrijfje zich mag presenteren in Silicon Valley is een bijzondere kans. Maar liefst vierduizend bedrijven deden dit jaar een verzoek, slechts driehonderd werden toegelaten. “Wij hoefden zelfs niet mee te doen in de eerste ronde, we werden verzocht direct mee te gaan in de eerste selectie”, zegt Silvestri. Op het congres zijn nog twee andere Nederlandse start-ups te vinden, actief op het gebied van software- en appontwikkeling. “Het is toch heel mooi en bijzonder om te zien dat Nederlandse start-ups en hun techniek de aandacht trekken in Silicon Valley”, aldus Silvestri.

Kweekplaats zo groot als een nagel

De chip, gemaakt van silicium, is zo groot als een vingernagel, en biedt plaats voor de kweek van ­lichaamscellen van de patiënt. Dat kunnen hartcellen zijn, darmcellen maar ook tumorcellen. Onder de kweekplaats loopt een kanaaltje, dat dezelfde functie heeft als een bloedvat in het lichaam. Hier stroomt een vloeistof met nutriënten, en kunnen medicijnen worden toegevoegd om te zien of die bij deze patiënt werken.

Veel organen nabootsen

Ze hoopt er een opening te vinden naar de Amerikaanse markt, maar ook om talent van de andere kant van de oceaan naar Nederland te halen. “Vaak gaat ­talent vanuit Europa naar de VS, maar wij hopen het andersom te doen. We hebben echt nog wat talenten nodig om door te kunnen groeien. En investeerders, want we merken dat een ingewikkeld onderwerp als dit, dat biologie en technologie integreert, moeilijker investeerders trekt, omdat ze van beide iets moeten weten om erover te kunnen oordelen. Op dat congres lopen tienduizend mensen rond, van wie een deel belangrijk kan zijn voor ons. ”

BI/OND is niet de enige Nederlandse ondernemer die succesvol is op het terrein van organ-on-chips, weet hoogleraar Albert van den Berg van het MESA+ instituut van de Universiteit Twente, die samenwerking op dit terrein faciliteert. “Zeker in Europa loopt Nederland wel voorop op dit gebied. De techniek komt oorspronkelijk uit Amerika, maar Nederland heeft dat al snel opgepakt en doorontwikkeld. Het is hartstikke mooi dat Nederlandse start-ups hier succes mee behalen. Naast BI/OND zijn er meer interessante start-ups, maar ook al grotere bedrijven, zoals Mimetas, met honderd mensen in dienst.”

Beeld BI/OND

Van den Berg was samen met andere Nederlanders mede-initiatiefnemer van de European organ-on-chip-society. Maar ook in eigen land is het werkveld van organ-on-chips goed georganiseerd. “We hebben de stichting hDMT waarin alle universiteiten samenwerken om af te stemmen en elkaar beter te maken, en ook de KNAW heeft in de beginfase een belangrijke rol gespeeld bij de coördinatie van het onderzoek op dit vlak. Daaruit komen weer interessante spin-offs en start-ups naar voren. Wat wij als werkveld proberen is te zorgen dat er geen concurrentie is, maar dat er synergie is tussen alle activiteiten.”

“Gelukkig zijn er heel veel organen die je kunt nabootsen en iedere groep of bedrijf is weer ergens anders in gespecialiseerd. Zo vul je elkaar aan. Het Twentse Translational Organ-on-Chip-Platform ontwikkelt een technologie om die organen aan elkaar te koppelen, dus bijvoorbeeld een hart en een long te koppelen, of een bloedvat en een nier. Uiteindelijk kom je dan tot een soort human-on-chip, en zijn de mogelijkheden eindeloos.”

Lees ook:

Stel je voor: een verloren been groeit vanzelf aan

Als een heup versleten is of een nier uitgevallen, kan een arts dit lichaamsdeel hooguit vervangen. Onderzoekers in Maastricht proberen het lichaam aan te zetten tot herstel.

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2020 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden