In het Europese project ENLIGHT gaan onderzoekers een levend model maken van de alvleesklier om medicatie tegen diabetes beter te kunnen testen. Dit model wordt gefabriceerd met een nieuwe manier van bioprinten, die in het UMC Utrecht is bedacht. Onderzoeker Riccardo Levato: “Met acht Europese partners gaan we nu een nieuwe bioprinter ontwikkelen die, met behulp van zichtbaar licht, stamcellen 3D in functionele alvleesklierweefsels print.”

Diabetes type 1 is een groeiende last in onze samenleving. Naast astma is diabetes bijvoorbeeld de meest voorkomende chronische ziekte bij kinderen. Bijna alle kinderen met diabetes hebben diabetes type 1. Volgens het Diabetesfonds gaat het in Nederland om zo’n 10.000 kinderen tot 19 jaar en om nog eens een kleine 6000 jongeren tussen 20 en 24 jaar. Daarnaast krijgen patiënten met diabetes 1 ook vaak andere aandoeningen, zoals hart- en vaatziekten (34%), oogaandoeningen (33%), stofwisselingsaandoeningen (26%), spijsverteringsaandoeningen (19%) en aandoeningen aan nieren en urinewegen (17%). Ondanks deze alarmerende reeks blijft de ontwikkeling van nieuwe geneesmiddelen – naast de insulinetherapie – achter.

Proof of principle

Het is dan ook geen toeval dat het ENLIGHT-project zich met nieuwe bioprint-technieken in eerste instantie richt op de alvleesklier. (De alvleesklier maakt enzymen en hormonen aan, waaronder insuline; bij diabetes gebeurt dit niet of onvoldoende.) “Diabetes is een bewuste keuze vanwege de maatschappelijke relevantie en tegelijkertijd is de alvleesklier onze ‘proof of principle’, vertelt Riccardo Levato, onderzoeker biofabrication aan het UMC Utrecht en coördinator van ENLIGHT. Oftewel: als het lukt om een levend model van de alvleesklier te maken en als het lukt om daarmee daadwerkelijk medicatie tegen diabetes te testen, vormt dat het bewijs dat de nieuwe bioprint-technieken geslaagd zijn. Riccardo: “Vervolgens kunnen we die technieken veel breder inzetten. In principe kun je er levende modellen van alle soorten weefsel mee maken.”

Voordelen bioprintweefsel

Modellen van bioprintweefsel hebben een aantal grote voordelen om geneesmiddelen op te testen. Deze ‘gepersonaliseerde’ modellen kunnen dierproeven overbodig maken en de belasting voor individuele patiënten verminderen, omdat zij niet langer zelf hoeven te experimenteren met verschillende medicijnen totdat er één aanslaat. Dat is bijvoorbeeld van belang voor diabetespatiënten. Ondanks de groeiende vraag naar zorg voor patiënten met diabetes, blijft de ontwikkeling van nieuwe geneesmiddelen (naast insulinetherapie), achter. Riccardo: “Met cellen van een patiënt kunnen behandelaars het zieke weefsel namaken en in het laboratorium nieuwe kandidaat-geneesmiddelen uitproberen en onderzoeken welke het meest effect heeft op een gezonde hormoonafgifte. Dit bespaart patiënten een lange zoektocht met vervelende bijwerkingen, het scheelt in de behandelkosten en de gepersonaliseerde aanpak leidt tot de best beschikbare zorg voor individuele patiënten.’’ In de toekomst zou eenzelfde gepersonaliseerde aanpak gevolgd kunnen worden voor andere ziekten, zoals kanker.

Volumetrische bioprinter

Om dit in de toekomst mogelijk te maken, willen de ENLIGHT-onderzoekers twee doorbraken forceren. De eerste is een nieuw te ontwikkelen bioprinter, die bliksemsnel een deel van het menselijk lichaam kan namaken, inclusief levende cellen. Waar een klassieke 3D-printer een uur over doet, kan deze zogeheten volumetrische bioprinter binnen een minuut. Dat is van belang omdat de overlevingskans van de cellen vermindert naarmate het printen lager duurt. Wanneer de bioprinter een levend 3D-model van menselijk weefsel heeft gemaakt, is er meestal nog een tweede stap nodig om de functionaliteit op menselijk orgaanniveau na te maken.

Riccardo: “Als je alvleesklierweefsel wil fabriceren, moet het 3D-model er niet alleen zo uitzien, maar ook functioneren als een alvleesklier. Dit willen we al in de printfase voor elkaar zien te krijgen door signaalmoleculen toe te voegen, die de cellen vertellen hoe ze zich moeten gedragen.” De komende vier jaar zijn erop gericht om zo een levend model van de alvleesklier te maken, inclusief hormonale functies. Op de langere termijn strekken de ambities verder en wil ENLIGHT nieuwe instrumenten bieden om het tekort aan donororganen voor transplantatie en regeneratieve geneeskunde op te lossen.

3,6 miljoen Euro

De ENLIGHT-partners hebben een bijdrage van 3,6 miljoen euro van het Europese innovatiefonds Horizon 2020 gekregen. Het multidisciplinaire consortium wordt geleid door het UMC Utrecht en bestaat verder uit Ecole Polytechnique Federale de Lausanne en ETH Zürich (Zwitserland), The University of Naples Federico II (Italië), AstraZeneca (Zweden), Rousselot (België), Readily 3D (Zwitserland) en Fondazione Giannino Bassetti (Italië).