Het combineren van synthetische biologie en een algoritme voor machine learning maakt het mogelijk om versneld menselijke mini-levertjes te creëren.
Beeld: Bloedvatenstelsel van de leverorganoïden. Hoe meer de organoïden zich ontwikkelden, hoe meer haarvaten (rood) ontstonden.
Nieuwe medicijnen zijn volop in ontwikkeling. Veel soorten kunnen echter giftig zijn voor de lever. Om de toxicologische veiligheid van het middel vast te kunnen stellen, vinden er op het moment veel dierproeven plaats. Maar hier lijkt mogelijk een oplossing voor te zijn: snelgroeiende mini-levertjes uit het lab.
Het blijkt mogelijk te zijn om de rijping van een in een laboratorium gekweekt mini-orgaan te activeren en te versnellen zonder hiermee de precisie of kwaliteit aan te tasten. Zo lukte het Amerikaanse wetenschappers menselijk leverweefsel ontwikkelen in zeventien dagen. En na drie maanden was het weefsel vergelijkbaar met het derde trimester van de zwangerschap. Het implanteren van deze ‘mini-orgaantjes’ in muizen met falende levers, verlengde zelfs het leven van de diertjes, zo schrijven de onderzoekers in Cell Systems.
Versneld groeiproces
Andere groepen hebben al eerder geprobeerd om het groeiproces van organen in kweekschaaltjes te versnellen door middel van groeifactoren, stoffen die normaal gesproken door het lichaam zelf aangemaakt worden en een stimulerende rol spelen bij de aanmaak van weefsels. Deze aanpak is echter erg duur en bovendien gevoelig voor fouten. Door middel van genetische manipulatie kon het team preciezer te werk gaan. Met behulp van kunstmatige intelligentie werden de genen geselecteerd die betrokken zijn bij de rijping van een menselijke lever. Deze genen konden vervolgens geactiveerd worden, waardoor de leverontwikkeling versneld in gang gezet werd. Hoe volwassener de orgaantjes werden, hoe meer ze begonnen te lijken op natuurlijke menselijke levers op ware grootte.
‘Voor de patiënten met leverziekten die nu op de wachtlijst staan voor een levertransplantatie is deze ontwikkeling voorlopig nog geen uitkomst’
Expert in translationeel leveronderzoek Ruchi Bansal (Universiteit Twente): ‘De gemanipuleerde rijpe orgaantjes kunnen voor verschillende toepassingen worden gebruikt, zoals ziektemodellering, de ontwikkeling van geneesmiddelen en misschien in de toekomst zelfs wel orgaantransplantatie. Omdat de stamcellen afkomstig zijn uit het eigen lichaam van de patiënt, is er geen risico op afstoting van het transplantaat en worden de risico's verbonden aan levenslange geneesmiddelen die het afweersysteem remmen, ook geminimaliseerd. Hoewel er nog een lange weg te gaan is, geeft deze studie zeker hoop. Ik kijk uit naar de implementatie van deze methode in de eerste mens en stel mij daarom een spannende toekomst voor met een gezond leven.’
Verschillende celtypes
Hoogleraar in Liver Regenerative Medicine Luc van der Laan (Erasmus MC): ‘Voor de patiënten met leverziekten die nu op de wachtlijst staan voor een levertransplantatie is deze ontwikkeling voorlopig nog geen uitkomst. Naar mijn verwachting zal het nog wel jaren duren voor dat we vanuit stamcellen volgroeide levers van 1,5 kg kunnen ontwikkelen die geschikt zijn voor transplantatie. De experimenten in het kweekschaaltje zijn wel behoorlijk indrukwekkend. De onderzoekers gebruiken zogenaamde ‘geïnduceerde pluripotente stamcellen’, een speciaal type stamcel die geherprogrammeerd kan worden en zich kan ontwikkelen tot elk celtype. Hierdoor kunnen er niet alleen levercellen gevormd worden, maar ook cellen die het bloedvatenstelsel en de galwegen vormen.’
Van der Laan vervolgt: ‘Op dit moment verwacht ik dat de belangrijkste toepassing van het model toxicologisch onderzoek zijn. Tot dusver werden er voornamelijk dierproeven gedaan om de giftigheid van medicatie vast te stellen, en een muis komt niet altijd overeen met de mens. Een kweekbakje met goed functionerend menselijk weefsel opent daarom nieuwe deuren.’
