Met een subsidie van NWO-Perspectief van 3,4 miljoen euro kan het consortium hDMT het concept van een orgaan op een microchip marktrijp maken en er een universele standaard voor ontwikkelen. hDMT is een collectief van tientallen onderzoeksgroepen, bedrijven en kennisinstellingen. Een van de partners is de Stichting Proefdiervrij. Door deze orgaanchips kan namelijk op termijn het aantal dierproeven flink worden teruggebracht.
Het uiteindelijke doel is meerdere orgaanchips aan elkaar te kunnen koppelen om zo een heel lichaam te kunnen simuleren. Het consortium investeert daarnaast ook nog eens zelf 1,4 miljoen euro in het project.
Innovation Origins schreef al eerder over zulke chips: Deze chip simuleert uitzaaiing van tumoren
Met behulp van deze chips met menselijke cellen kunnen wetenschappers bijvoorbeeld kankeruitzaaiingen in de bloedbaan onderzoeken. De onderzoekers richten zich in het Perspectief-programma bijvoorbeeld in het bijzonder op de ontwikkeling van littekenweefsel. Met behulp van deze chips kunnen wetenschappers het effect van medicijnen of voeding buiten een mensenlichaam testen. Het consortium wil eerst een internationale universele standaard ontwikkelen voor deze orgaanchips. Dat is noodzakelijk voor de productie van deze chips op industriële schaal.
Plastic plaatje
Een orgaanchip bestaat meestal uit een plastic plaatje met geïntegreerde microkanaaltjes en -kamertjes. Binnenin groeien complexe weefsels van menselijke cellen in een omgeving die het menselijk lichaam nabootst maar met het blote oog nauwelijks zichtbaar is.
Een minieme hoeveelheid vloeistof stroomt langs de levende cellen om ze van voedingsstoffen te voorzien. Een pompje zorgt voor de aan- en afvoer ervan. Sensoren in de chip meten hoe de cellen reageren en actuatoren brengen veranderingen aan. Bijvoorbeeld een andere druk, mechanische kracht, zuurstofniveau of stroomsnelheid.
Door vervolgens een medicijn, voedingsmiddel of cosmetisch product toe te voegen, kunnen de onderzoekers nagaan hoe de weefsels hierop reageren. De chip past precies onder een lichtmicroscoop, om eenvoudig én live het proces te kunnen volgen.
Universele standaard
Op dit moment ontbreekt het aan een universele standaard. Er zijn namelijk vele soorten chips, elk met een ander ontwerp, afmeting en van een ander materiaal. Bovendien zijn de chips moeilijk in te passen in de productieprocessen van de farmaceutische industrie.
Daar willen tien onderzoeksgroepen van acht universiteiten, verenigd in het Nederlandse orgaan-op-chip consortium hDMT, nu verandering in brengen. Dit doen zij samen met 21 bedrijven, drie kennisinstellingen en twee stichtingen. Onder leiding van hoogleraar Microsystemen Jaap den Toonder van de TU Eindhoven gaan ze een gestandaardiseerd en modulair platform ontwikkelen voor organen-op-chips: de ‘SMART Organ-on-Chip’.
Om de chips te kunnen standaardiseren bouwen de onderzoekers een ‘docking’-plaat met een standaardafmeting, waarin de vloeistofkanalen en de elektronica zitten. Vervolgens kunnen de chips er als modules op worden geklikt. Bovendien gaat het om ‘open-technologie’, zodat ook andere bedrijven hun eigen toepassingen kunnen ontwikkelen en toevoegen aan het bestaande platform.
Dierproeven
Den Toonder: “Door verschillende orgaan-op-een-chip modellen aan elkaar te koppelen, kunnen we uiteindelijk ook de interacties tussen organen nabootsen. Onze uiteindelijke droom is dan ook een lichaam-op-een-chip, waarmee je bijvoorbeeld de werking van een nieuw medicijn in alle organen kunt bestuderen. Zo kun je tegelijk zien of de lever het medicijn niet afbreekt, of de darmen niet beschadigen en of er geen hartproblemen ontstaan.”
De farmaceutische industrie kan door testen met deze chips veel eerder ontdekken welke stoffen wel of niet in een nieuw medicijn gebruik kunnen worden. Dat bespaart veel tijd en geld. Ook maakt het de productie van speciaal op de patiënt afgestemde geneesmiddelen mogelijk. Daarnaast zijn toepassingen mogelijk als het testen van bijwerkingen van cosmetica of mogelijke allergische reacties van een nieuw voedingsmiddel. Daarmee kan ook het aantal dierproeven op termijn flink teruggebracht worden.
Foto: De docking-plaat met daarop drie chips, past precies onder een eenvoudige microscoop. Via de computer worden de verschillende sensoren en actuatoren aangestuurd. Afbeelding: hDMT
Ook interessant: Minder dierproeven en meer onderzoek dankzij 3D-printing
Partners
In het Nederlandse consortium hDMT werken de volgende partners samen: Amsterdam UMC/VUmc, Technische Universiteit Delft, Technische Universiteit Eindhoven, UMC Utrecht, Universiteit Leiden, Universiteit Maastricht, Universiteit Twente, Wageningen University & Research, 300MICRONS, Applikon, BioLamina, Convergence, Demcon, Galapagos, Genmab, Hy2Care, IBA Lifesciences, ibidi, Life Science Methods, LipoCoat, Micronit Microtechnologies, OnePlanet Research Center/imec, Poietis, PolyVation, Stichting Proefdiervrij, provio, Qurin Diagnostics, ReumaNederland, RIVM, Spektrax, TissUse, TNO, Unilever Safety & Environmental Assurance Centre, Ushio INC.
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
