Nieuws

Mini-organen verminderen noodzaak dierproeven

Gepubliceerd op
24 april 2021

Dierproeven uitbannen voor toxicologisch onderzoek is een voortdurende inspanning in wetenschap en industrie. Wageningse onderzoekers ontwikkelden daarom, samen met Unilever, kleine driedimensionale organen in het laboratorium. Compleet met een bloedachtige vloeistof vol voedingsstoffen. Die moeten een deel van de dierproeven vervangen en het mogelijk maken om het effect van chemicaliën, medicijnen en nutriënten op het menselijk lichaam te onderzoeken.

Wetenschappelijk gezien verschilt de werking van het menselijk lichaam van die van proefdieren, waardoor resultaten uit dierproeven niet altijd representatief zijn voor hoe stoffen zich in het menselijk lichaam gedragen. Ook vanuit de samenleving en vanuit ethisch oogpunt leeft de wens minder dieren voor dit type onderzoek te gebruiken. Voor sommige producten, zoals cosmetica, gelden al voorschriften die alleen nog het gebruik van dierproefvrije testen toestaan.

Wij onderzoeken hoe de toxicologische veiligheidsevaluatie van chemicaliën te verbeteren en tegelijkertijd dierstudies te verminderen en vervangen.
Hans Bouwmeester Universitair hoofddocent Toxicologie van Wageningen University & Research

Mini-organen in 3D

Vroeger werden voor de risicobeoordeling van (chemische) stoffen vrijwel alleen gegevens gebruikt die werden verkregen met proefdieren, maar de laatste jaren vindt er een verschuiving plaats van het gebruik van data uit experimenten met menselijke cellen in reageerbuizen of petrischaaltjes. Daarmee bestuderen wetenschappers hoe zulke cellen reageren op chemische stoffen. Die modellen hebben alleen hun beperkingen. Ze bevatten vaak maar één celtype, terwijl een echt orgaan altijd uit meerdere soorten cellen bestaat. Bovendien liggen de cellen in petrischaaltjes in een enkele, platte laag in plaats van in een driedimensionale structuur.

Daarom werken Wageningen University & Research (WUR) en Unilever in het lab aan kleine 3D-organen met meerdere celtypen en vloeistofstromen. “De mini-organen heten ook wel organen-op-een-chip en zijn klompjes cellen op micrometerschaal”, vertelt Hans Bouwmeester van de afdeling Toxicologie van WUR. Zeer fijne kanaaltjes voorzien de cellen van een vloeistof die zuurstof en voedingsstoffen bevat - net als in het menselijk lichaam. Die fijne kanaaltjes, ook wel microfluïdische systemen genoemd, worden nu in hoog tempo ontwikkeld voor verschillende doeleinden”, zegt Bouwmeester. “Maar wetenschappers gebruiken ze nog weinig in toxicologische risicobeoordelingen van (chemische) stoffen. Ons doel is om dat mogelijk te maken door de mini-organen te optimaliseren.”

Betrouwbaar

Het proces als geheel is ingewikkelder dan alleen het ontwikkelen van de technologie. Ook op het gebied van regelgeving ligt werk. Want in veel gevallen zijn dierproeven een vereiste om te bewijzen dat producten en stoffen veilig zijn. “Wij willen aantonen dat onze mini-organen in combinatie met computermodellering, de menselijke weefselfuncties en biologische reacties op stoffen adequaat nabootsen", aldus Bouwmeester.

Wageningen University & Research voert het onderzoek uit samen met het Safety and Environmental Assurance Centre (SEAC) van Unilever. "De uitdaging is om de robuuste wetenschap te genereren waardoor dergelijke mini-organen algemeen geaccepteerd worden", zegt Paul Carmichael van SEAC. “Dat betekent dat de Europese autoriteiten erop mogen vertrouwen dat ze betrouwbare beslissingen nemen op basis van deze nieuwe, methodologische risicobeoordelingen.” Uiteindelijk wil Unilever producten testen, variërend van persoonlijke verzorgingsproducten tot nieuwe plantaardige voedingsproducten. Zonder dierproeven.

Ecosysteem voor experimenten

“Wageningen University & Research is een logische partner voor ons, omdat zij een unieke expertise heeft op het snijvlak van technologie en biologie", zegt Carmichael.  Voor de puur technische kant werken beide partijen samen binnen hDMT, de Nederlandse organ-on-chip community met andere partners, zoals de universiteiten van Delft, Twente, Utrecht en Leiden.

“In onze samenwerking met Wageningen willen we blijven bouwen aan een ecosysteem om nieuwe concepten en nieuwe benaderingen uit te proberen”, legt Carmichael uit. "Niet alleen in het nieuwe project, maar ook door het werk van de promovendi die al in Wageningen werken."

Bouwmeester vult aan: “Het is veel groter dan alleen dit nieuwe project. Deze samenwerking komt op een moment waarop ook nieuwe projecten vanuit de Nationale Wetenschapsagenda (NWO) starten. Met dit project ontdekken we wat bedrijven nodig hebben en dat verrijkt ons onderzoek. Omgekeerd ontwikkelen we technologieën die zij ook daadwerkelijk kunnen gebruiken. Zowel in het professionele veld, als de toezichthouders kijken reikhalzend uit naar deze nieuwe mini-organen.”