Kunstlicher Darm soll Tierversuche einschränken

In het labor worden de cellen voorbereid. (HSKL/Lukas Mohr)

Onmisbaar voor de onderzoekers is de goed uitgeruste cleanroom op de locatie Zweibrücken. (HSKL/Rainer Lilischkis)

Tierversuche zijn vaak onmisbaar wanneer het gaat om medisch onderzoek. Als het zou lukken om functionele organen in het lab te kweken, zou het aantal tests op levende wezens aanzienlijk kunnen worden verminderd of zelfs helemaal kunnen worden voorkomen. Deze aanpak volgt het project "Tissue Engineering van weefsels in complexe hydrogelen met behulp van driedimensionale elektrische en magnetische stimulatie" van de Hochschule Kaiserslautern. De onderzoekers ontvangen hiervoor financiering van de Carl-Zeiss-Stiftung ter waarde van één miljoen euro.

Het tissue engineering (weefselconstructie of weefselkweek) van volledig functionele complexe weefsels en organen is een uitdaging binnen de regeneratieve geneeskunde. Met 3D-druktechnieken is het al mogelijk om structuren te genereren die ten minste morfologisch lijken op organen. Tegenwoordig kunnen cellen en biomaterialen worden gecombineerd en laag voor laag worden geprint om biomedische onderdelen te maken die dezelfde eigenschappen hebben als natuurlijk weefsel. Maar het drukproces legt de cellen een enorme stress bloot, waardoor velen de procedure niet overleven. "In ons project wordt een zachtere aanpak gevolgd, waarbij de celgroei doelgericht wordt beïnvloed door magnetische en elektrische velden," legt Prof. Monika Saumer uit, die verbonden is aan de locatie Zweibrücken van de Hochschule Kaiserslautern. Zij is samen met in totaal negen werkgroepen betrokken bij het sterk interdisciplinaire project. De onderzoekers zullen een micro-elektro-mechanisch systeem (MEMS) ontwikkelen, waarin door de combinatie van micro- en nanobouwdelen complexe driedimensionale gelijk- en wisselvelden in verschillende sterktes worden gegenereerd en op de cellen kunnen inwerken.

"We brengen een hydrogel, een gelatine-achtig product, samen met levende cellen in een container. De elektrische en magnetische velden die we gebruiken voor de groei-sturing van de cellen komen ook in de natuur voor. Ons doel is dat de gebruikte zenuw- en spiercellen, of hun voorlopercellen, histologisch correct worden georiënteerd en uitgroeien tot een functionele weefseenheid," zegt Prof. Saumer. "Uit de literatuur en eigen werken kennen we de grootteordes van elektrische en magnetische velden die een invloed hebben op de celgroei. Nu moeten we nog de ideale combinatie van signaalsterkte en frequentie vinden." Aan het eind moet een functioneel stuk darm ontstaan. Het darmweefsel kan dan worden gebruikt voor medicijntests of voor het onderzoeken van de effecten van voedingsstoffen. Zo worden dierproeven verminderd of zelfs overbodig. "Misschien kunnen we over vijf jaar al de eerste medicijntests mogelijk maken," merkt Prof. Saumer op. Al betrokken bij het project zijn momenteel twee bedrijven uit de farmaceutische sector. Ook een toepassing van de darm als vervangweefsel voor een ziek of ontbrekend darmdeel bij de mens is op langere termijn mogelijk, aldus Saumer.

Het project aan de Hochschule Kaiserslautern start op 1 april, er worden in totaal vijf nieuwe medewerkers aangenomen. Naast de financiering door de Carl-Zeiss-Stiftung ondersteunt de Hochschule Kaiserslautern het project met 150.000 euro. De subsidieperiode bedraagt drie jaar.

Over de Carl-Zeiss-Stiftung

De Carl-Zeiss-Stiftung heeft als doel om ruimte te scheppen voor wetenschappelijke doorbraken. Als partner van excellente wetenschap ondersteunt zij zowel fundamenteel onderzoek als toepassingsgerichte onderzoek en onderwijs in de STEM-gebieden (Wiskunde, Informatica, Natuurwetenschappen en Techniek). Opgericht in 1889 door de natuurkundige en wiskundige Ernst Abbe, is de Carl-Zeiss-Stiftung de oudste particuliere stichting voor wetenschapsbevordering in Duitsland. Zij is de enige eigenaar van de Carl Zeiss AG en SCHOTT AG. Haar projecten worden gefinancierd uit de dividenduitkeringen van de twee stichtingsbedrijven.