De revolutionaire ontwikkeling van mini-organen

Dit is het verhaal over de revolutionaire ontwikkeling van mini-organen – organoïden – en de ontelbare manieren waarop zij ons helpen met de ontwikkeling en implementatie van op maat gemaakte behandelingen. Een verhaal over de toekomst van de geneeskunde van een groep wetenschappers van het Utrecht Science Park, die aan dit avontuur begon, uit…nieuwsgierigheid.

Mini-organen van een patiënt ontwikkelen waarop in het laboratorium kan worden onderzocht welk medicijn het beste bij die persoon past. Het gebeurt op het Utrecht Science Park. Het Universitair Medisch Centrum Utrecht (UMC Utrecht) en de Universiteit Utrecht waren de eerste ter wereld die organoïden klinisch toepasten. “Door deze uitvinding krijgen mensen opeens toegang tot levensreddende medicijnen.”

In 2009 deed Hans Clevers, stamcelbioloog aan de Universiteit Utrecht, een ontdekking die de gezondheidszorg voorgoed zou veranderen. In zijn laboratorium van het Hubrecht Instituut op het Utrechtse Science Park was iets gekweekt dat er – onder de microscoop – uitzag als een echt darmkanaal, maar dat zich buiten het lichaam bevond en gemaakt was uit de darmcellen van een muis. Dit was de eerste organoïde van een reeks organen-in-een-schaaltje, die wereldwijd een revolutie in de gepersonaliseerde geneeskunde betekende.

Momenteel zijn de mogelijkheden van deze mini-organen enorm: van het vinden van de juiste behandeling tegen zeer ernstige genetische ziektes, infectieziektes en verschillende soorten kanker tot het begrijpen van moeilijk te doorgronden neurologische aandoeningen als schizofrenie, bipolaire stoornissen en autisme – zonder dat je bij deze stoornissen in iemands brein hoeft rond te neuzen. Ook weten we dat patiënten die door een tekort aan donororganen overlijden, spoedig tot het verleden behoren.

Hoe werken organoïden nou precies? Wat kunnen we met organoïden en welke deuren maken zij in de toekomst open, voor patiënten en voor de gezondheidszorg? En hoewel het klinkt als science fiction, transformeren organoïden nu al de realiteit van patiënten.

Wat zijn organoïden?

De term ‘organoïde’ wordt gebruikt voor de omschrijving van 3D-structuren die gekweekt zijn uit stamcellen die van menselijk of dierlijk weefsel afkomstig zijn. Simpel gezegd: organoïden zijn verkleinde en versimpelde versies van organen die buiten het lichaam zijn gekweekt. Ze zijn klein – hooguit één millimeter in diameter – en komen dus niet in de buurt van de afmetingen, maar ook niet van de vorm van het ‘echte’ orgaan. Hoewel organoïden qua structuur en interconnectiviteit nog niet hetzelfde zijn als de echte organen, bootsen ze deze toch behoorlijk authentiek na. Organoïden zijn revolutionair voor de wetenschap en de gezondheidszorg; ze verleggen de grenzen van de gepersonaliseerde medische behandeling.

In het afgelopen decennium hebben onderzoekers van de Universiteit Utrecht organoïden gemaakt van bijna elk levend weefsel: lever, nier, darm, long, netvlies, tong, hart, pancreas en hersenen. Het belangrijkste ingrediënt voor organoïden zijn stamcellen. Maar om organoïden te kweken die de micro-anatomie van echt weefsel of van een orgaan zo natuurgetrouw mogelijk nabootsen, is het ook nodig dat het recept voor iedere organoïde precies goed is. Fascinerend in het proces van dit ‘cultiveren’ of kweken van organoïden, is dat de geïsoleerde stamcellen zichzelf delen en vervolgens samenstellen tot herkenbare weefsels, zonder dat daar de input van een heel lichaam bij nodig is. Zo ontstaan bijvoorbeeld in een breinorganoïde hersenneuronen die samenkomen om zenuwimpulsen te transporteren.

Omdat organoïden de echte organen zo goed nabootsen, gebruiken wetenschappers organoïden om orgaanontwikkeling en -ziektes te bestuderen. De mini-organen kunnen opgeslagen worden in biobanken en kunnen gebruikt worden voor wetenschappelijk onderzoek, medicijnentests, het opstellen van ziektemodellen, precisiegeneeskunde en regeneratieve geneeskunde.

Een bijzonder aspect is dat organoïden gepersonaliseerd kunnen worden. Op een dag kunnen wetenschappers jouw stamcellen – afgenomen van een klein weefselmonster of een biopsie – in een chemische cocktail plaatsen, opdat zij zich delen en in dat kleine schaaltje samenstellen tot een miniatuurversie van jouw nier of lever. Dit alles om te testen en te zien hoe jij op bepaalde medicatie zal reageren. Een grote sprong voorwaarts in de gepersonaliseerde geneeskunde – en dat op het formaat van een chiazaadje!

Bronnen: Universiteit Utrecht en Utrecht, Heart of Health