Heart on a Chip

Organ-on-a-chip technologie belooft een revolutie teweeg te brengen in het testen van farmaceutische geneesmiddelen voor hart- en vaatziekten. Van bijzonder belang is de realisatie van een hart-op-een-chip voor het testen van geneesmiddelen en onderzoek naar cardiotoxiciteit, omdat er momenteel geen preclinical testsysteem voorhanden is dat de belangrijkste eigenschappen van hartveiligheid nauwkeurig en rendabel voorspelt.
Binnen het Heart-on-a-chip project is een demonstrator ontworpen en gerealiseerd en met succes gebruikt in proof-of-principle experimenten. Om dit resultaat te bereiken is uitgebreid onderzoek verricht naar het de lay-out en het materiaal van de microfluidische chip, en de integratie van verschillende sensoren, die het mogelijk maken de hartcellen te monitoren.
Het project ontwikkelde nieuwe praktische know-how, waaronder apparaten en toepassingen op het gebied van hart-op-chip testen, die relevant is op de lange termijn. Organs-on-chip zullen betere modellen voor menselijke organen opleveren en zo een betere voorspelling en behandeling van patiënten mogelijk maken.
Het project omvatte een consortium van 13 bedrijven uit Nederland en Duitsland, als ook 2 academische partners en een openbare instelling.

Organ-on-a-chip technology holds great promise to revolutionize pharmaceutical drug discovery and development which nowadays is a tremendously expensive and inefficient process. It will enable faster, cheaper, physiologically relevant, and more reliable (standardized) assays for biomedical science and drug testing. In particular, it is anticipated that organ-on-a-chip technology can substantially replace animal drug testing with using the by far better models of true human cells.

Despite this great potential and progress in the field, the technology still lacks standardized protocols and robust chip devices, which are absolutely needed for this technology to bring the abovementioned potential to fruition. Of particular interest is heart-on-a-chip for drug and cardiotoxicity screening. There is presently no preclinical test system predicting the most important features of cardiac safety accurately and cost-effectively.

The main goal of this project is to fabricate standardized, robust generic heart-on-a-chip demonstrator devices that will be validated and further optimized to generate new physiologically relevant models to study cardiotoxicity in vitro. To achieve this goal various aspects will be considered, including (i) the search for alternative chip materials to replace PDMS, (ii) inner chip surface modification and treatment (chemistry and topology), (iii) achieving 2D/3D cardiomyocyte (long term) cell culture and cellular alignment within the chip device, (iv) the possibility of integrating in-line sensors in the devices and, finally, (v) the overall chip design. The achieved standardized heart-on-a-chip technology will be adopted by pharmaceutical industry.

This proposed project offers a unique opportunity for the Netherlands, and Twente in particular, which has relevant expertise, potential, and future perspective in this field as it hosts world-leading companies pioneering various core aspects of the technology that are relevant for organs-on-chips, combined with two world-leading research institutes within the University of Twente.