Van dialyse naar implanteerbare kunstnier

Nierpatiënten worden al decennia geholpen met dialyse, maar dit blijft een belastende behandeling. Nefroloog en onderzoeker Karin Gerritsen vertelt over haar nieuwe projecten NXTGEN HIGHTECH, KIDNEW en andere initiatieven die de dialyse beter, duurzamer en minder belastend voor de patiënt moeten maken. Krijgen nierpatiënten in de toekomst een implanteerbare kunstnier?

Dialyse redt al tachtig jaar levens... 

Ruim 1.7 miljoen Nederlanders hebben een zekere mate van nierschade. Nierschade heeft als gevolg dat je nieren je bloed niet goed meer kunnen ontdoen van afvalstoffen en de zout- en waterbalans niet meer goed kunnen regelen. Als die schade groot wordt, kun je klachten krijgen en is op een gegeven moment nierfunctievervangende therapie nodig. Dat zijn zo'n 18.000 Nederlanders. Hun beste optie is niertransplantatie maar niet iedereen is geschikt en er is een wachtlijst. Een groot gedeelte van de patiënten met nierfalen is daarom (tijdelijk) afhankelijk van dialyse. Dialyse is een behandeling waarmee het bloed van de nierpatiënt wordt gefilterd om afvalstoffen te verwijderen en de zout- en waterbalans te herstellen.  

...maar er kleven grote nadelen aan 

Dialyse is een belangrijke techniek die veel levens gered heeft, maar nefroloog en klinisch onderzoeker Karin Gerritsen legt uit dat het tijd is om die te verbeteren. “De afgelopen 50 jaar is er veel veranderd. Vroeger hadden we enorme vaste telefoons, maar nu hebben we een smartphone die veel meer kan. Maar bij dialyse is weinig vooruitgang geweest. De dialysemachine is bijvoorbeeld nog steeds een enorm apparaat ter grootte van een mens, dat patiënten niet kunnen meenemen.” 

Dialyse is klaar voor een upgrade 

Er zijn verscheidene richtingen te vinden waarin de dialyse verbeterd kan worden. “Ten eerste is de bloedzuivering met de huidige dialyse niet goed genoeg,” begint Karin, “waardoor patiënten allerlei problemen krijgen door afvalstoffen die achterblijven in het bloed. Daarbij kost een dialysebehandeling enorm veel water en energie. Dat is niet goed voor de mobiliteit van de patiënt die ook wel eens op vakantie wil, maar ook niet voor de duurzaamheid. Ik vind het ontzettend belangrijk om daar iets aan te veranderen, om de kwaliteit van leven voor patiënten te verbeteren en om de dialysebehandeling groener te maken.”  

Eerst een draagbaar dialyseapparaat 

Er zijn dus drie verbeterpunten: het dialyseapparaat moet kleiner, beter zuiveren en duurzamer worden. UMC Utrecht werkt hier samen met verschillende partners aan. Karin: “Het verkleinen is de eerste uitdaging. Voor dialyse is er namelijk veel spoelvloeistof nodig om het bloed te zuiveren. Op initiatief van de Nierstichting is er afgelopen jaren een nieuw dialyse apparaat ontwikkeld, de NeoKidney van NextKidney. Hierin wordt de spoelvloeistof tijdens de behandeling continu schoongemaakt zodat je het kunt hergebruiken.”  

Het hergebruik beperkt de hoeveelheid water die nodig is (4.5 L in plaats van 120 L per behandeling), waardoor het apparaat kleiner en verplaatsbaar is. Het plan is om dit apparaat in 2023 en 2024 in patiënten te testen. De groep van Gerritsen werkt intussen aan technologieën om het apparaat nog kleiner te maken. Gerritsen: “Het kleine apparaat geeft patiënten de mogelijkheid om makkelijker, flexibeler en vaker te dialyseren wat kan bijdragen aan een betere kwaliteit van leven van de patiënt.” 

Vervolgens ook voor buikspoeling 

De NeoKidney is een hemodialyse apparaat. Bij hemodialyse wordt je bloed buiten je eigen lichaam gezuiverd door een machine. Er is ook een andere vorm van dialyse: buikspoeling. Hierbij wordt er met behulp van een katheter in je buikwand spoelvloeistof in je buikholte gebracht die je bloed ter plekke zuivert. Het hergebruiken van spoelvloeistof, zoals gedaan wordt in de NeoKidney, kan ook handig zijn voor deze andere vorm van dialyse. Bij buikspoeling moet je doorgaans vier à vijf keer per dag de spoelvloeistof vervangen. Karin: “We hebben nu een draagbaar apparaat ontwikkeld binnen het project CORDIAL, waarbij dat nog maar een keer per dag hoeft terwijl het bloed beter gezuiverd wordt. Het apparaat willen we dit jaar gaan testen in patiënten.  

Daarna betere zuivering 

Om de zuivering van het bloed te verbeteren, probeert Karin de natuurlijke filterfunctie van de nier beter na te bootsen. “Materialen die we nu onderzoeken zijn membranen met binders (samen met UTwente) en silicium membranen (samen met IMEC). Silicium membranen kunnen zo gemaakt worden dat ze lijken op het membraan van ons eigen nierfilter, met hoge doorlaatbaarheid en selectiviteit. Ook doen we onderzoek naar het verhogen van de zuivering van moeilijk te verwijderen eiwitgebonden afvalstoffen. We gaan kijken of we deze stoffen met behulp van elektromagnetische velden beter kunnen verwijderen, of dat we echte niercellen kunnen gebruiken om dit te doen.” 

Op naar een implanteerbare kunstnier 

Kunnen we, met betere filtratie en minder watergebruik, een mobiele kunstnier maken die je met je mee kan dragen, of zelfs kan laten implanteren? Hier wordt al veel onderzoek naar gedaan. “Mijn collega nefrologen Marianne Verhaar en Maarten Rookmaaker werken aan de ontwikkeling van een volledig biologische kunstnier. Zelf hou ik me bezig met de stap daarvoor, waarbij een groot gedeelte nog niet-biologisch is” vertelt Karin. “Uiteindelijk loopt het in elkaar over, want wat we eerst met siliciummembranen kunnen, kunnen we daarna wellicht met echte niercellen. Als dit dan ook nog klein genoeg wordt, dan gaan we richting een implanteerbare kunstnier. Maar elke stap daarnaartoe is al winst voor de patiënt.”  

Samenwerken in het KIDNEW project 

En het begin is er. Op 1 mei is het KIDNEW project gestart. Karin: “Om een implanteerbare kunstnier te realiseren is een combinatie van verschillende experts erg belangrijk. Zo heb je medische kennis nodig, maar ook biologische en technische. Samen gaan we werken aan zowel een implanteerbaar  filter, als aan een implanteerbaar systeem ter vervanging van de nierbuisjes die actief afvalstoffen uitscheiden en water en nuttige stoffen heropnemen uit het filtraat.” 

Het blijft niet bij de nier met Artificial Organs 

Zowel de ontwikkeling van componenten voor een implanteerbare kunstnier als de verbeteringen van de dialyse komen samen in het ‘Artificial Organs’ project van het Groeifonds programma ‘NXTGEN Hightech’ dat ook op 1 mei van start is gegaan en door Karin wordt gecoördineerd. “In dit project richten we ons vooral op de nier, maar de bouwblokken die we ontwikkelen zijn hopelijk ook toepasbaar voor andere kunstorganen. Er zijn altijd veel uitdagingen, maar je leert daar enorm van. Voor bijna alles kun je wel een oplossing bedenken, en langzamerhand zie je dat er dan toch dingen mogelijk worden.”