Prijs voor dierproefvrije onderzoek

Schone Bioprinting: 3D-Druck von Organmodellen – ohne jegliche Tierkomponente, dat is het doel van het onderzoeksproject in de werkgroep van Prof. Dr. Jens Kurreck. (© TU Berlin / Jens Kurreck)

Uit de hand van Dr. Tamara Zietek, Artsen tegen Dierproeven, ontvangt Prof. Dr. Jens Kurreck, hoogleraar Toegepaste Biochemie aan de TU Berlijn, de Herbert-Stiller-beurzenprijs. (© Foto-Digital-Studio Marcus Müller)

Medische onderzoek is voortdurend op zoek naar methoden die zonder dierproeven kunnen. Celkweken en vooral ook 3D-weefselkweken uit de bioprinter bieden daarbij groot potentieel. Vaak over het hoofd gezien wordt echter het feit dat de zogenaamde biotint, die wordt gebruikt voor het printen van orgaanmodellen, of de gebruikte cultuurmedia talrijke dierlijke componenten bevatten, zoals vruchtwaterkalberserum (FKS) of gelatine. De vereniging Artsen tegen Dierproeven heeft nu een project van Dr. Johanna Berg en Prof. Dr. Jens Kurreck, hoofd van het vakgebied Toegepaste Biochemie aan de TU Berlijn, onderscheiden met de Herbert-Stiller-beurs. In het project wordt een methode ontwikkeld voor 'Clean Bioprinting'. Het doel is het printen van menselijke orgaanmodellen volledig zonder het gebruik van dierlijke producten.

Volgens een schatting van de European Biomedical Research Association uit 2017 sterven jaarlijks alleen tussen de één en twee miljoen kalverfeten om ongeveer 800.000 liter vruchtwaterkalberserum te produceren, dat wereldwijd in onderzoek wordt gebruikt. "FKS wordt nog steeds beschouwd als de gouden standaard voor gebruik in voedingsmedia voor weefselkweken, maar ook voor de biotint bij orgaanprinten, omdat het de cellen voorziet van alle belangrijke hormonen, groeifactoren, eiwitten, aminozuren, mineralen en sporenelementen die ze nodig hebben om te overleven," aldus Johanna Berg. Naast FKS bevatten biotinten vaak ook Matrigel, een soort steunlaag die wordt gewonnen uit muizen die vooraf met een bepaald tumor zijn geïnfecteerd. Matrigel dient de gekweekte cellen als groeimatrix.

Een focus van het onderzoek van Jens Kurreck en zijn team ligt op het ontwikkelen en bestuderen van long- en leverorgaanmodellen voor medisch onderzoek – met als doel dierproeven te vervangen. Daarbij zijn ze afhankelijk van het gebruik van voedingsmedia en biotinten. "Het leek ons daarom logisch om een volledige methode te ontwikkelen die geen stoffen vereist waarvoor dieren geslacht moeten worden," aldus de biochemicus. Hoewel er al zogenaamde chemisch gedefinieerde voedingsmedia bestaan, zonder dierlijke componenten, zijn deze enerzijds niet zo breed toepasbaar – elke cellulaire cultuur moet daarop afzonderlijk worden aangepast. Daarnaast functioneren deze media tot nu toe ook niet zo goed als FKS. Chemisch gedefinieerde media bevatten een mengsel van niet-dierlijke biopolymeren in exact gedoseerde samenstelling. "Een nadeel van bestaande media is dat de cellen zich specifiek op elk medium moeten aanpassen, wat meestal enkele weken duurt. Daarnaast missen ze enkele eigenschappen die we nodig hebben voor het 3D-printen van orgaanmodellen," legt Jens Kurreck uit.

De wetenschappers willen de Herbert-Stiller-beurs van de vereniging Artsen tegen Dierproeven, ter waarde van 20.000 euro, gebruiken om een biotint te ontwikkelen voor long- en leverorgaanmodellen, waarin zowel FKS als Matrigel en gelatine worden vervangen. "Daarvoor gaan we uit van bekende basistoffen en zullen we in de komende twee jaar experimenteren met toevoegingen en hoeveelheden van diverse biopolymeren, groeifactoren, eiwitten, enzovoort," aldus Johanna Berg. "Voor ons is het niet alleen belangrijk dat de biotint de cellen in leven houdt, maar ook dat deze tijdens het hanteren, het printproces en later in het orgaanmodel aan verschillende wetenschappelijke en technische criteria voldoet."

Een chemisch gedefinieerd medium zou naast het dierenwelzijn ook andere voordelen bieden ten opzichte van FKS: "Interessant is dat de exacte samenstelling van FKS tot op heden niet bekend is. Het varieert sterk in samenstelling – afhankelijk van de herkomst. Het is dus niet gestandaardiseerd. Dit betekent dat men om vergelijkbaarheid te garanderen experimenten altijd met dezelfde batch zou moeten uitvoeren, wat vaak niet mogelijk is. Daarnaast brengt FKS altijd het risico met zich mee dat het besmet is met dierlijke ziekteverwekkers, waardoor het nooit voor therapeutische procedures bij mensen kan worden gebruikt," legt Johanna Berg uit. Dit zijn problemen die niet voorkomen bij het gebruik van diervrije serum.