Naar de content

Cellen op een chip als het nieuwe proefdier

Nederland wil 2025 internationaal vooroplopen met alternatieven voor dierproeven

Maggie Bartlett, NHGRI via Wikimedia Commons, publiek domein

Nederland wil in 2025 vooroplopen met proefdiervrije methoden. Organ-on-a-chip-technologie wordt gezien als een belangrijke vervanger van dierproeven. Maar volgens onderzoekers kan het nog tientallen jaren duren voordat die technologie ver genoeg is ontwikkeld.

25 januari 2019

Dierproeven. Al jarenlang een licht ontvlambaar onderwerp. De discussie gaat voor een heel groot deel over het tempo waarin we dierproeven kunnen afschaffen en wanneer we een proefdiervrij alternatief goed genoeg vinden. In 2016 heeft de regering zich voorgenomen dat Nederland in 2025 internationaal koploper is als het gaat om nieuwe onderzoeksmethoden zonder proefdieren. Maar over wat ‘koploper’ precies betekent en hoe we dat moeten worden, valt in de plannen niets te vinden. Kortom, ronkende ambities, maar of het meer wordt dan een papieren voornemen is nog maar de vraag.

Effecten bij mensen

De bezwaren tegen dierproeven zijn eenvoudig samen te vatten: ze veroorzaken dierenleed en ze leveren geen goede informatie op. Een dier is nou eenmaal geen mens en het effect bij een proefdier is lang niet altijd een goede voorspelling van wat er bij een mens zal gebeuren. Onderzoekers en bedrijven die dierproeven gebruiken weten dat maar al te goed en zij willen graag naar nieuwe, betere methoden die direct iets zeggen over effecten bij mensen. Dus geen proefdieren, maar bijvoorbeeld testen op menselijke cellen en op gekweekte, menselijke mini-organen en weefsels.

Maar, zeggen onderzoekers en bedrijven, we moeten nog steeds dierproeven gebruiken omdat de wet- en regelgeving dat vereist. En dan komen we bij het echte pijnpunt. Die wetten en regels worden bepaald door (inter)nationale overheden en instanties die goedkeuring moeten verlenen aan bijvoorbeeld geneesmiddelen of chemische producten. Zij zijn verantwoordelijk voor de veiligheid van mens en milieu en stellen dat wetenschappers en bedrijven eerst maar eens moeten laten zien dat andere methoden, zonder proefdieren, net zo goed de risico’s in kaart brengen.

Dierproeven in cijfers
  • 449.874 dierproeven in Nederland in 2016
  • Top 3 van redenen voor een dierproef:
  • Toxiciteits- of veiligheidstest vereist door wetgeving 35,4% (toxiciteit meet het schadelijke effect)
  • Fundamenteel wetenschappelijk onderzoek 32,6%
  • Toegepast en omzettingsgericht onderzoek 26,7%
  • 81 instellingen in Nederland hebben een vergunning voor het uitvoeren van dierproeven
  • 88,7% van de proefdieren sterft of wordt gedood in het kader van de proef
  • Top 3 van de meest gebruikte dieren:
  • Muis 40,2%
  • Rat 27,2%
  • Kip 13%

Bron: NVWA

Patstelling

Deze patstelling duurt al flink wat jaren voort. Zal het voornemen van Nederland, in 2016 gelanceerd door toenmalig staatssecretaris Martijn van Dam, om in 2025 ‘koploper proefdiervrije innovaties’ te zijn de boel in beweging brengen? Wat dat precies betekent blijft nogal vaag en maar volgens diverse rapporten is het haalbaar om een flink deel van de dierproeven tegen die tijd te vervangen. Het meest stellig is een advies van het Nationaal Comité advies dierproevenbeleid (NCad) uit 2016. Daarin staat dat voor het wettelijk voorgeschreven veiligheidsonderzoek genoeg mogelijkheden zijn om dierproeven voor 2025 geheel uit te faseren. Maar waar die nieuwe methoden dan vandaan moeten komen en hoe deze (internationaal) goedgekeurd en erkend moeten worden, daar is het advies een stuk minder stellig over. Wel wordt in alle rapporten gewezen op een noodzakelijke ‘attitudeverandering’ – we moeten anders gaan denken over veiligheid, over risico’s en hoe we die het best kunnen bepalen.

Muizen gebruikt voor onderzoek naar haargroei. In de linkermuis is een gen uitgeschakeld dat invloed heeft op de haargroei, in de rechter niet.

Maggie Bartlett, NHGRI via Wikimedia Commons, publiek domein

Zo rolt de bal (weer) naar de wetenschap met de vraag of we niet op een heel andere manier, zonder proefdieren, kunnen voorspellen welke stoffen uiteindelijk welk effect gaan geven. Want daar draait het allemaal om. Een manier is om te kijken naar het effect van een stof op specifieke genen. Als je weet welke genen betrokken zijn bij bijvoorbeeld schade aan de lever of het verhogen van de kans op kanker, dan kun je testen of de nieuwe stof invloed heeft op die genen. Er zijn inmiddels heel veel van dergelijke genetische ‘screens’ ontwikkeld, waarmee je snel kunt zien of een stof schadelijk zal zijn. Chemische en farmaceutische bedrijven gebruiken deze methoden al om zo vroeg mogelijk ongeschikte stoffen eruit te filteren.

Maar zo’n genetische test zegt niet alles. Om goed te beoordelen wat een stof precies doet in het lichaam, moet je verder kijken. Eerst in cellen, maar ook in organen en weefsels. Het liefst meteen in menselijke cellen, organen en weefsels. Hoe doe je dat? Een veelbelovende insteek is menselijke cellen te gebruiken om organen of weefsels na te bouwen en zo een ‘levensechte’ testomgeving te maken. Dat gebeurt bij de zogeheten organs-on-a-chip. Volgens de eerdergenoemde overheidsrapporten is deze technologie een van de belangrijkste vervangers van dierproeven.

Neporganen

Bij organs-on-a-chip wordt een orgaan ‘nagemaakt’. Op zo’n kunstlever of -hart kan je vervolgens allerlei tests doen en bijvoorbeeld checken of een stof goed werkt of giftig is. Het idee is dat deze technologie proefdieren uiteindelijk overbodig maakt, omdat je dan heel nauwgezet een deel van een mens hebt nagemaakt. En dan vertelt zo’n chip je nog veel beter of iets giftig is, dan een dier. Overigens lijkt deze uitvinding niet op de echte organen: het zijn microscoopglaasjes gekoppeld aan allerlei slangetjes en sensoren waarop cellen groeien.

Een goed voorbeeld van zo’n orgaan op een chip is het onderzoek van promovendus Nikolas Gaio aan de TU Delft. “Wij plaatsen cellen op een chip en laten ze op dezelfde manier kloppen als in het hart”, vertelt hij. “Daardoor is het mogelijk om in potentie na te gaan of een bepaalde nieuwe stof in een medicijn hartritmestoornissen veroorzaakt, een reden waarom veel medicijnen worden afgewezen of van de markt worden gehaald.”

Een orgaan op een chip. De vier chips zijn zelf niet zichtbaar, want die zitten in de blauwe houder in het midden, die de drie glaasjes samenklemt. Rechtsachter staat de pomp die de vloeistofstromen aanstuurt. Deze is verbonden met het mediumreservoir aan de rechterkant (het witte blok aan de rechterkant). Het medium vormt de vloeistofstroom en voedt de cellen. De vloeistofstroom gaat via slangetjes in een sensor die ervoor zorgt dat de druk precies goed is in elk slangetje (het grijze blok tussen mediumreservoir en chiphouder). Dan gaat de stroom via slangetjes door naar de chip waar de vloeistofstroom langs de cellen loopt. Aan de andere kant komt de vloeistof de chip weer uit waar het via slangetjes naar het mediumreservoir wordt geleid.

 Wageningen Universiteit

Minidarm

Wereldwijd ontwikkelen wetenschappers veel varianten van dit soort neporganen. Ook in Wageningen, waar wetenschapper Meike van der Zande een darm op een chip maakt. “Het systeem bestaat uit drie delen”, legt ze uit. “Aan de boven- en onderkant zit een vloeistofstroom. Daartussen komt een poreus membraan [een soort vliesje – red.] waar je cellen op laat groeien. We maken daarmee een soort minidarm waarbij de onderkant de bloedvaten zijn en de bovenkant de binnenkant van de darm. Met pompen loodsen we de vloeistof erdoorheen. We bepalen heel precies de snelheid en de druk.”

Een long-op-een-chip

 Wyss Institute, Harvard University via Wikimedia Commons, CC BY 2.0

Met deze technologie willen wetenschappers nagaan hoe stoffen opgenomen en afgebroken worden en wat tot de bloedbaan doordringt en vanaf daar het hele lichaam doorgaat. Dat is precies de informatie die onderzoekers nodig hebben: hoe gedraagt een nieuw stofje zich in het lichaam?

Met zulke speciale chips is een proefdier niet meer nodig. Dan gebruik je zo’n vinding en hoeft er geen muis te sterven en weet je nog veel beter hoe ons lichaam reageert. Maar zover is het nog niet. Organen op een chip zijn volop in ontwikkeling en nog lang niet klaar. Van der Zande en Gaio denken dat het nog best tientallen jaren kan duren, voordat deze technologie proefdieren overbodig maakt. 

Het vervangen van proefdieren zal in stapjes gaan, verwachten zij. Al vrij dichtbij ligt dat een bepaald stofje in een nieuw medicijn of voeding wordt getest. Maar veel verder weg ligt nog om na te gaan wat zo’n stofje doet in meerdere organen. En juist dat willen onderzoekers eigenlijk weten. In ons lichaam werken het hart, de nieren, darmen en longen immers allemaal samen; het zijn geen afzonderlijke systemen. 

Samenwerking in het lichaam

“Hoe organen en verschillende celtypen in het lichaam precies samenwerken en elkaar beïnvloeden weten we vaak nog niet goed genoeg”, zegt Van der Zande. “Bovendien moeten we dat nog gaan nabouwen, testen en laten certificeren. Daar gaat echt nog veel tijd in zitten.”

In 2025 zijn tests op proefdieren nog geen verleden tijd, vermoeden de wetenschappers. Het is te ambitieus om te stellen dat de technologie dan al zover is om proefdieren te vervangen. Maar Gaio en Van der Zande vinden het wel goed dat de overheid dit jaartal als doel heeft gesteld, anders gebeurt er nooit wat. Ze juichen ook toe dat NWO een groot onderzoeksprogramma is gestart naar organs-on-a-chip waarbij tot 2027 19 miljoen euro aan onderzoeksgeld beschikbaar is gesteld. 

“Elke nieuwe technologie die je ontwikkelt bouwt voort op kennis van voorgangers”, zegt Gaio. “Wat wij maken met organen op een chip zie ik als bouwen met legosteentjes. Een zo’n blokje lijkt misschien niet indrukwekkend, maar samen werken we als wetenschappers wereldwijd aan een groot bouwwerk. Je moet er nog geen wonderen van verwachten, maar elke dag leren we meer bij.”

Animatie over organs-on-a-chip, bijschriften in het Engels.

Bronnen
ReactiesReageer