Bouwen aan een biologische kunstnier

Onder het opvangvat hangen namelijk de nierbuisjes, die uit de voorurine nog een heleboel belangrijke stoffen terugwinnen. Zoals bijvoorbeeld water, zout en glucose. Daarnaast kunnen ook stoffen die in het bloed zijn achtergebleven in deze fase nog actief worden uitgescheiden. Uiteindelijk blijft er ongeveer zes procent van de voorurine over. Dit is urine en wordt getransporteerd naar de blaas.

Vergiftigen

Als het weefsel beschadigd raakt, heeft dat gevolgen voor de zeeffunctie van de nier. Het bloed wordt dan niet meer goed gezuiverd. Bij beperkte schade kan de nier zichzelf nog herstellen met bestaande cellen. Maar op een gegeven moment lukt dat niet meer. De patiënt wordt dan afhankelijk van nierdialyse. Twee tot drie keer per week moet hij of zij een paar uur doorbrengen in het ziekenhuis of een speciale kliniek om het bloed te laten zuiveren door een apparaat. Afvalstoffen, water en zouten worden daarbij via een membraan uitgewisseld tussen het bloed van de patiënt en de spoelvloeistof in het dialyseapparaat.

Op zich mooi dat zo’n behandeling mogelijk is, maar ideaal is het zeker niet. Masereeuw: “Aan de techniek van dialyse is de afgelopen veertig jaar niet veel veranderd of verbeterd. Het probleem is dat er na behandeling nog veel afvalstoffen achterblijven. De patiënt is zichzelf dus als het ware aan het vergiftigen. Een biologische kunstnier zou de afvalstoffen op kunnen ruimen die na dialyse nog achterblijven.”

Geavanceerder filter

Medisch bioloog Jasper Boomker werkt als programmamanager bij de Nierstichting, een van de financiers van het BioKid project. “De biologische kunstnier is een toevoeging op dialyse”, vertelt hij. “We vervangen het huidige filter als het ware door een geavanceerder filter. Maar dialyse verwijdert niet alleen afvalstoffen. De spoelvloeistof in het dialyseapparaat zorgt bijvoorbeeld ook voor het corrigeren van de zoutbalans. Dit is in een biologische kunstnier niet na te bootsen.”

Volgens Boomker is de ontwikkeling van een biologische kunstnier technisch waarschijnlijk wel mogelijk, maar zijn toepassingen van het apparaat nog niet reëel. Vooral vanwege de kosten. “De dialysemembranen die nu als filter gebruikt worden, kosten 7 of 8 euro per stuk. Maar de geavanceerdere membranen kosten al snel 3000 euro per stuk”, legt hij uit. Voor een behandeling die minstens een keer per week uitgevoerd moet worden, loopt dat aardig in de papieren. Zorgverzekeraars zullen deze hoge kosten niet accepteren.

Temperatuurswitch

Een tweede probleem ligt bij het kweken van niercellen. Het is niet eenvoudig om snel grote hoeveelheden niercellen beschikbaar te krijgen. Masereeuw en haar collega’s hebben daar inmiddels wel wat op gevonden. “In ons lab gebruiken we niercellen uit de urine van gezonde mensen”, vertelt ze. “Tijdens het plassen komen er altijd wel een paar cellen mee. Die cellen kun je isoleren en in kweek brengen. Na een week heb je dan een hoopje cellen, maar dit proces is wel eindig. Op een gegeven moment stoppen de cellen met groeien. Wij hebben de cellen behandeld en twee verschillende genen ingebracht: een gen dat ervoor zorgt dat de groei doorgaat en een temperatuurswitch.”

“Wat je dan krijgt, zijn niercellen die zich bij 33 graden Celsius gewoon vermenigvuldigen en bij 37 graden Celsius veranderen in gespecialiseerde niercellen die in staat zijn om afvalstoffen uit te scheiden.” Boomker: “Het is nog maar de vraag of we zulke cellen met een temperatuurswitch ooit op een verantwoordelijke manier kunnen gebruiken voor de behandeling van patiënten.”

De ontwikkeling van de biologische kunstnier gaat door, nu binnen het onderzoeksproject BIOART, dat hiervoor een Europese subsidie heeft ontvangen. “Op dit moment is het de vraag in hoeverre de biologische kunstnier straks ook geschikt is voor toepassing in patiënten. Het BIOART project moet daar antwoord op geven. Is dit de way to go of kunnen we ons beter ergens anders op richten?”, legt Boomker uit.

Gekweekte varkensnier

Bijvoorbeeld op het kweken van een compleet nieuwe nier. “Wetenschappers hebben de afgelopen jaren laten zien dat het mogelijk is om, weliswaar rudimentaire, miniorgaantjes te kweken”, zegt Boomker. “Dit zijn volledig biologische systemen die worden gekweekt vanuit stamcellen of embryonale weefsels. In het embryo vormen de nieren zich door samenspraak van twee embryonale structuren. Door die weefsels in een kweekbakje bij elkaar te brengen, ontstaan rudimentaire miniorgaantjes. Bij ratten is het al gelukt om deze orgaantjes te implanteren onder het nierkapsel. Daar groeiden ze uit tot nieuwe nierachtige structuren. Het is de vraag of deze methode ook geschikt is om een beschadigde nier te repareren of te vervangen. Maar het is een mooi voorbeeld dat laat zien dat je slim gebruik kunt maken van wat de natuur al heeft bedacht.”