Minder dierproeven en minder bijwerkingen dankzij menselijke miniorgaantjes

Als iemand ziek wordt, start het ziekenhuis meestal een behandeling die de grootste kans op genezing biedt. Maar soms slaat medicatie niet aan of werkt een andere behandeling beter. Wat als ziekenhuizen dit vooraf kunnen testen en al weten hoe iemand gaat reageren op bepaalde geneesmiddelen? Peter Lindenburg, lector aan Hogeschool Leiden, doet onderzoek met organs-on-chips. Daarbij kweken ze menselijke miniorgaantjes, stellen ze bloot aan medicatie en meten wat ermee gebeurt. En dat is revolutionair. Het kan namelijk het einde betekenen van het gebruik van proefdieren, geneesmiddelonderzoek versnellen én gerichtere behandelingen voor complexe ziektes verschaffen.

Wat je leest in dit artikel

Bij Hogeschool Leiden wordt praktijkgericht onderzoek gedaan met miniorgaantjes die worden gekweekt uit menselijke stamcellen om er onderzoek naar geneesmiddelen mee te doen. In samenwerking met organ-on-chips-ontwikkelaars TNO en Mimetas, Universiteit Leiden, het LUMC, Hogeschool Utrecht, Interscience B.V. en Stichting Proefdiervrij bootsen ze het menselijk lichaam na, zodat er straks minder kosten en minder dierproeven hoeven plaats te vinden voordat een medicijn de markt op kan. Lector en onderzoeker Peter Lindenburg vertelt erover.

Over het onderzoek

AC/OC: Ontwikkeling van Analytisch-Chemische methoden voor geneesmiddelenonderzoek met Organs-on-Chips is een interdisciplinair RAAK-PRO onderzoeksproject gesubsidieerd door Regieorgaan SIA waarin meerdere samenwerkende partijen hun krachten bundelen om revolutionaire resultaten te bereiken binnen de geneeskunde. Ze kweken namelijk miniorgaantjes uit menselijke stamcellen om er geneesmiddelen op te testen. Daarmee hopen ze een einde te maken aan dierproeven én onnodige bijwerkingen.

Personalised medicine

Peter Lindenburg is lector Metabolomics bij het Leiden Centre for Applied Bioscience van Hogeschool Leiden. Eerder studeerde hij biologie en biofarmaceutische wetenschappen, en promoveerde hij aan de Universiteit Leiden met zijn proefschrift New electromigration-driven enrichment techniques for peptidomics and metabolomics. In 2019 sprak hij zijn lectorale rede Metabolomics: van kleine moleculen naar grote mogelijkheden uit. Samen met zijn onderzoeksgroep ontwikkelt hij analytisch-chemische methoden om complexe onderzoeksvragen te beantwoorden.

Peter Lindenburg: “Het organ-on-a-chipveld ontwikkelt zich razendsnel. Om de toepasbaarheid van organs-on-chips te vergroten ontwikkelen we geavanceerde meetmethoden die geneesmiddelonderzoekers in staat stellen gedetailleerd te volgen hoe medicijnen zich gedragen in deze miniatuurorgaantjes. We zijn nu al zover dat we bijvoorbeeld in een gekweekt levertje of darmpje kunnen meten hoe een geneesmiddel wordt afgebroken of wordt opgenomen. De stip op de horizon is om organs-on-chips toepasbaar te maken voor personalised medicine: dan weten mensen van tevoren welke geneesmiddelen wel of niet aanslaan, zonder dat daarvoor dierproeven nodig zijn. Zo werken we echt toe naar een betere wereld, voor mens én dier.”

Ontwikkeling staat niet stil

Dit onderzoek bootst het menselijk lichaam na. Door stamcellen uit bloed te halen, kweken ze miniorgaantjes met dezelfde functies als een echt orgaan. Er zijn al levertjes, darmpjes en zelfs hartjes gelukt. De orgaantjes worden gekweekt op plaatjes waar vloeistofkanalen doorheen lopen, zoals bloedvaten door een mens.

Lindenburg: “Organs-on-chips is een belangrijke ontwikkeling voor de geneeskunde. Het zal geneesmiddelonderzoek aanzienlijk versnellen doordat we potentiële geneesmiddelen beter kunnen testen. Ondertussen gaan de wetenschappelijke ontwikkelingen in een hoog tempo voort; we zien nu dat er steeds complexere OoC-systemen komen, waarop meerdere celtypen en organen tezamen worden gekweekt om het menselijk lichaam nóg beter na te bootsen. Daar moeten we dan ook weer nieuwe meetmethoden voor ontwikkelen. Daar werken we aan.”

Meer onderzoek voor minder leed

Geneesmiddelen worden bijna altijd getest op dieren. Duizenden daarvan worden gedood zonder te zijn ‘gebruikt’. In Nederland worden bijna 500.000 dierproeven per jaar uitgevoerd, de meeste daarvan voor medisch onderzoek. Een medicijn wordt zelfs pas toegelaten op de markt als het op levende dieren is getest. Organs-on-chips brengen daar straks verandering in. Stichting Dierproefvrij – partner van dit onderzoek – is dan ook razendenthousiast over deze nieuwe ontwikkeling.

Lindenburg: “Iedereen die ik spreek wil het gebruik van proefdieren zoveel mogelijk terugdringen, want dierenleed is verschrikkelijk. Bovendien zijn proefdieren niet altijd betrouwbare voorspellers. Een rat is nu eenmaal geen mens. Een medicijn geeft soms alsnog onverwachte bijwerkingen nadat het getest is op dieren. Onder andere hierdoor duurt het wel tien tot vijftien jaar en kost het gemiddeld anderhalf miljard euro voordat een geneesmiddel veilig de markt op kan. Dat proces willen wij verbeteren én versnellen.”.

Samenwerking op meerdere vlakken

Niet alleen Stichting Dierproefvrij is een partner; ook universiteiten en ziekenhuizen werken aan dit project. Universiteit Leiden, Hogeschool Utrecht, Interscience B.V. zijn slechts een paar van de instanties waarmee een samenwerking is aangegaan. Ook Mimetas en TNO zijn trotse partners. Zij ontwikkelen de organs-on-chips-modellen. Dit project helpt hen om hun systemen beter te onderbouwen en daarmee de kloof naar de praktijk te verkleinen. Daaruit komt een mooie wisselwerking en een ander soort onderwijs voort.

Peter Lindenburg vertelt: “Er is de afgelopen jaren een heel nieuw onderzoeksveld ontstaan rondom organs-on-chips. Het begint heel fundamenteel, bijvoorbeeld de ontdekking dat er stamcellen in je bloed zitten. Of: we kunnen zeer gedetailleerde microfluïdische structuren in chips maken. Dit soort ontdekkingen en uitvindingen, die aan de basis liggen van het OoC-veld, worden gedaan op universiteiten. Zodra het onderzoek wordt toegepast, komen hogescholen om de hoek kijken. Docent-onderzoekers en studenten doen in AC/OC onderzoek om de toepasbaarheid van dit soort nieuwe complexe innovaties te vergroten. Dat maakt dit project typisch praktijkgericht en laat zien dat hogescholen een cruciale rol spelen in het onderzoekslandschap.”.

Echt van toegevoegde waarde

Peter Lindenburg is blij met het onderzoek zelf, maar ook met alle samenwerkingen die rond dit project zijn ontstaan. "Het is nu gelukt om zo’n innovatief, vooruitstrevend onderzoek binnen het Leiden Centre for Applied Bioscience te hebben. Daar ben ik trots op. Dat het zo interdisciplinair is, maakt het des te mooier. We hebben in het AC/OC consortium analytisch-chemici, maar ook celbiologen en geneesmiddelenonderzoekers. Studenten van verschillende disciplines werken aan dit project. Dat is echt van toegevoegde waarde, omdat we complexe onderzoeksvragen alleen maar kunnen oplossen met interdisciplinaire teams."

Lindenburg: “Ik verwacht dat we over vier jaar een stabiele onderzoekslijn met bijbehorend onderwijs hebben ontwikkeld. Er is in ieder geval interesse genoeg. Ik gaf ooit een uurtje college over dit onderwerp en dat resulteerde in vier nieuwe stagiairs. Het spreekt dus enorm aan!”

Meer weten? Lees meer over Geneesmiddelenonderzoek met Organs-on-Chips (AC/OC).