De Duitse deelstaat Baden-Württemberg steekt 3,8 miljoen euro in een programma dat gebruik van dierproeven in opleidingen en bij onderzoeksinstellingen op termijn moet vervangen. Een van de projecten daarin is van de Universiteit Stuttgart en het Robert-Bosch-ziekenhuis. Zij willen een dierproefvrij tumorweefselplatform opzetten. De nadruk ligt daarbij op moleculaire diagnostiek, biomaterialen en simulatie.
In de komende vijf jaar zal de kennis van de universiteit en de kliniek worden gecombineerd in het interinstitutionele netwerk 3R-US. Het doel is synergieën tot stand te brengen tussen de biotechnologische en medisch-technische expertise.
In Duitsland worden jaarlijks zo’n 3 miljoen dieren gebruikt voor dierproeven. Ook in Nederland gebruiken wetenschappers en ontwikkelaars van bijvoorbeeld medicijnen dieren om de werkzaamheid van stoffen te testen en bijwerkingen van middelen te onderzoeken. Het aantal dierproeven in Nederland schommelt jaarlijks tussen de 400.000 en 500.000. Het aantal dieren dat daadwerkelijk daarvoor wordt gebruikt, ligt lager, omdat dieren ook meerdere keren voor proeven gebruikt kunnen worden. Net als in Nederland zet ook de Duitse regering in op “vervangen, verminderen en verfijnen” van dieproeven.
Tumoronderzoek
Het uiteindelijke doel van de wetenschappers in Stuttgart is om technologieën en analysemethoden voor kankeronderzoek beschikbaar te hebben “die gebaseerd zijn op primair tumorweefsel van mensen en geleidelijk dierproeven gaan vervangen”. Een groep onder leiding van Prof. Monilola Olayioye van het Instituut voor Celbiologie en Immunologie (IZI) van de Universiteit van Stuttgart onderzoekt hoe signaleringsnetwerken van oncogenen die de groei van tumoren bevorderen, interageren met tumorsuppressoren die deze groei onderdrukken.
Dergelijke mechanismen zijn verantwoordelijk voor de ongecontroleerde celdeling en verspreiding van kankercellen. Om dit proces te stoppen en de tumor te vernietigen, worden nieuwe werkzame stoffen ontwikkeld. “Als we dergelijke stoffen willen testen met zo weinig mogelijk of helemaal geen proefdieren, dan moeten we het complexe organisme van een tumor zo realistisch mogelijk reproduceren,” aldus Olayioye.
Tot dusver was dit slechts in zeer beperkte mate mogelijk. Bij proeven in de petrischaal met geïsoleerde kankercellen in een voedingsoplossing wordt de potentiële werkzame stof rechtstreeks aan de cellen toegediend. Dit heeft echter weinig te maken met de normale verdelingsprocessen in het menselijk lichaam. Testsystemen waarbij menselijke tumorcellen of menselijk weefsel in muizen worden geïmplanteerd, bieden ook niet de ultieme oplossing, Want ook hierbij wordt de communicatie tussen kanker en immuuncellen bij de mens niet gereproduceerd.
Driedimensionaal groeien
De onderzoekers zijn daarom op zoek naar systemen waarin tumorcellen driedimensionaal kunnen groeien en kunnen interageren met andere celtypes. 3R-US is gebaseerd op drie benaderingen: ex vivo, de novo en in silico. In ex vivo worden geneesmiddelen buiten het organisme getest. Niet op afzonderlijke cellen, maar op weefselmonsters. Dit weefsel kan slechts éénmaal worden gebruikt. Zelfs indien het voortdurend van voedingsstoffen wordt voorzien.
Daarom doet het 3R-team een beroep op de zogenaamde ‘de novo-technologie’. Hierbij worden 3D-printtechnieken gebruikt om weefselachtige structuren te maken van biomaterialen en cellen. Deze worden vervolgens gekweekt in minuscule kamers (een microfluïdisch systeem) die de gedoseerde toediening van geneesmiddelen mogelijk maken.
Legoblokjes
“Met behulp van dergelijke microsysteemtechnologieën kunnen we verschillende biologische structuren als Legoblokjes in elkaar zetten om de overeenkomstige tumor na te bootsen,” legt onderzoeker Michael Heymann uit. De in de ex vivo- en de novo-tests verkregen gegevens zullen vervolgens worden gebruikt om met behulp van computersimulatie (in silico) modellen te bouwen en te valideren. Dat maakt realistischer voorspellingen van de distributie van geneesmiddelen mogelijk.
“Als we de beste kandidaat-geneesmiddelen er al in ex vivo kweeksystemen uitfilteren, kunnen we het aantal proefdieren voor de uiteindelijke pre-klinische tests aanzienlijk verminderen”, zegt prof. Roland Kontermann van het IZI. “Om dierproeven volledig te vervangen, bieden de novo– en in silico–modellen in de toekomst een groot potentieel.”
Titelbild: Met hoge precisie 3D-prints kunnen complexe draagstructuren (grijs) worden gemaakt en met cellen (rood) worden bevolkt. De hier getoonde microstructuur is ongeveer zo breed als een menselijke haar. Deze techniek moet worden gebruikt voor het gedetailleerde repliceren van tumorweefsels.
© Universität Stuttgart/IBBS
Meer artikelen over alternatieven voor dierproeven lees je hier.
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
