Kunstorganen in de maak
Organen uit de printer in de strijd tegen suikerziekte
Wetenschappers uit Nederland, Zwitserland, Italië, België en Zweden hebben samen een beurs gekregen om te werken aan een nieuwe 3D printer. In het UMC Utrecht bouwen de onderzoekers deze nieuwe printer. Deze printer gaat alvleesklierweefsel printen. Dit geprinte weefsel gebruiken wetenschappers vervolgens om medicijnen voor suikerziekte op te testen.
Op twaalfjarige leeftijd hoorde Robbert van Galen dat hij suikerziekte heeft. Sinds die tijd moet hij meerdere keren per dag insuline inspuiten. “Insuline is een hormoon, en die zijn af en toe niet te voorspellen. Dat maakt het wel eens frustrerend en vermoeiend om altijd te letten op wat je eet en doet en hoeveel insuline je moet spuiten.” Zegt van Galen. Hiermee omschrijft van Galen een probleem waar patiënten met suikerziekte dagelijks mee te maken hebben. Deze patiënten moeten hun hele leven lang, meerdere keren per dag, insuline inspuiten. Dit doen zij om de suikerspiegel in hun bloed te regelen. De cellen die dit bij gezonde mensen regelen zijn namelijk stuk bij patiënten met suikerziekte. Om dit dagelijkse insuline spuiten te stoppen zijn onderzoekers dus op zoek naar een eenmalig medicijn voor suikerziekte.
Het testen van medicijnen is voor patiënten erg vervelend. Als een medicijn niet helemaal goed werkt of vervelende bijwerkingen heeft is dit voor de patiënt niet fijn. Om de patiënten met suikerziekte hier niet mee lastig te vallen, willen de onderzoekers uit Utrecht het medicijn eerst testen buiten het lichaam van de patiënt. De Utrechtse onderzoekers maken hiervoor een stuk alvleesklierweefsel. De alvleesklier bevat namelijk de kapotte cellen bij patiënten met suikerziekte. Op dit alvleesklierweefsel testen de onderzoekers het nieuwe medicijn. Dit weefsel gaan de onderzoekers in Utrecht ‘printen’ met een 3D printer.
Klassieke 3D printers printen laagje voor laagje. Het resultaat bouwt zo van onder naar boven op. Deze manier van 3D printen is wel erg tijdrovend. Voor het printen van levende cellen, ook wel bioprinten genoemd, duurt dit proces te lang. De levende cellen overleven het langdurige proces van het klassieke 3D bioprinten niet. Daarom bouwen de onderzoekers in Utrecht een nieuwe 3D bioprinter die sneller print. Dit heet de volumetrische 3D bioprinter. “Bij het volumetrisch bioprinten wordt in tienden van een seconde een soortgelijk stuk weefsel geprint” zegt een van de Utrechtse onderzoekers, Davide Ribezzi.
| Figuur 1: Een klassieke 3D printer print een piramide. |
Een volumetrische bioprinter bestaat uit een ronddraaiende buis met daarin een gel met cellen. Een soort laserlicht schijnt op deze buis. Op het moment dat dit licht de gel raakt, wordt dit heel snel hard. De onderzoekers maken een soort hologram van het weefsel wat ze willen printen. Deze hologram schijnen ze op de buis met de gel. Zo wordt het hologram heel snel hard en is het weefsel geprint. De onderzoekers zijn nu eerst bezig met het printen van stukjes weefsel. Hele organen kunnen nog niet geprint worden. In Figuur 1 en 2 is een voorbeeld gegeven van het volumetrisch bioprinten met een hart. Op dit moment kunnen complete harten dus nog niet geprint worden. De figuren geven wel een duidelijk beeld van de werking van de volumetrische 3D bioprinter.
| Figuur 2: Door het ronddraaien wordt de
buis van alle kanten beschenen met licht in de vorm van een hart. Zo wordt een hologram van een hart een echt hart. |
| Figuur 3: Volumetrisch 3D printen. Een
ronddraaiende buis wordt beschenen met licht. De cellen in de buis worden hard als ze het licht raken. Zo wordt een hart geprint. |
De volumetrische bioprinter kan weefsel van verschillende soorten organen printen. Dit kan niet alleen gebruikt worden voor het vinden van een medicijn voor suikerziekte. Het geprinte weefsel kan ook gebruikt worden bij de ontwikkeling van nieuwe medicijnen. Het testen van nieuwe medicijnen is een langdurend en zeer duur proces. Het testen gebeurt vaak eerst op dieren en later op mensen. Het geprinte orgaanweefsel zou in de toekomst mogelijk dierproeven kunnen vervangen. Vervolgens is het vinden van geschikte patiënten voor het testen een zeer tijdrovend en erg duur proces. Het geprinte weefsel kan gebruikt gaan worden om te voorspellen of een patiënt een goede testkandidaat is. Dit bespaart veel geld en tijd in het zoeken naar de goede testkandidaten. Kortom geprint orgaanweefsel kan dierproeven vervangen in het ontwikkelen van nieuwe medicijnen en dit sneller en goedkoper maken.
Over tientallen jaren kan die printer hopelijk ook hele organen printen. “Het ultieme doel is om in de toekomst de geprinte organen te transplanteren, om (delen van) kapotte organen te vervangen.” Zegt Ribezzi. Hiermee kunnen in de toekomst orgaandonoren hopelijk overbodig worden. “Voor patiënten met suikerziekte zou dit betekenen dat ze niet meer afhankelijk zullen zijn van insuline of andere medicijnen.” Voordat we zover zijn zal er wel eerst nog veel meer onderzoek gedaan moeten worden. “Het is mogelijk om iets te printen wat de vorm van een orgaan heeft met de juiste cellen, maar om de cellen te laten werken is nog een uitdaging op dit moment.” Aldus Ribezzi.
Ribezzi en zijn team hebben dus geld gekregen om te werken aan het ontwikkelen van een volumetrische 3D bioprinter. Deze printer gaat orgaanweefsels printen. Deze weefsels gaan gebruikt worden om een medicijn te testen voor suikerziekte. Over enkele jaren gaan deze weefsels dierproeven vervangen en de ontwikkeling van nieuwe medicijnen versnellen en goedkoper maken. Over tientallen jaren gaan we hopelijk niet alleen weefsels printen, maar complete organen. Deze geprinte organen gaan dan hopelijk orgaandonoren vervangen. Al met al zijn Ribezzi en zijn team druk bezig om een permanent medicijn te vinden voor van Galen en alle andere patiënten met suikerziekte.