Uitzaaiing van borstkanker vindt meestal plaats naar het beenmerg, de hersenen of de longen. Maar hoe dat precies gebeurt, is moeilijk te volgen. Je kunt het immers niet in het menselijk lichaam bekijken. Hoogleraar Jaap den Toonder wil gaan helpen dit soort vragen te beantwoorden. 

De Eindhovense hoogleraar is bezig een microsysteem te ontwikkelen waarin verschillende organen zijn gerepresenteerd als organ-on-a-chip, verbonden door een ‘vatenstelsel’. Het stukje borstweefsel bevat de primaire tumor. Doordat het microsysteem geheel doorzichtig is, kunnen onderzoekers heel nauwkeurig zien hoe en wanneer de kankercellen uitzaaien naar de andere organen.

Individuele organs-on-a-chip zijn zeer kleine stukjes gekweekt levend weefsel, waar een kunstmatige bloedstroom langs loopt. Het doel ervan is om het weefsel te bestuderen, bijvoorbeeld om te zien hoe een ziekte zich ontwikkelt, of hoe het weefsel reageert op medicijnen. Bij zowel ziekte als medicijnwerking zijn echter vaak meerdere organen in wisselwerking betrokken. Dat is de reden om van organs-on-a-chip naar microsystemen te gaan, met meerdere organen.

Een microsysteem is enkele centimeters groot en bevat een netwerk van kanaaltjes en ‘ruimtes’ die afmetingen hebben uiteenlopend van 1 tot 100 micrometer. Dit soort systemen kan de ontwikkeling van medicijnen veel goedkoper maken. Medicijnen worden nu vaak getest op menselijke cellen in petrischaaltjes, maar dat is geen natuurgetrouwe omgeving. Ook wordt soms getest op dieren, maar die reageren vaak anders dan mensen. Bovendien kan bij dierproeven niet realtime bekeken worden wat precies gebeurt.

Dat een medicijn niet werkt zoals gewenst, wordt dan ook vaak pas ontdekt wanneer het daadwerkelijk getest wordt op mensen. Dan is al veel kostbaar werk gedaan. Door te werken met een microsysteem met organs-on-a-chip kunnen onderzoekers straks veel sneller natuurgetrouwe testen doen, zonder proefdieren of -personen. Den Toonder denkt dat over vier tot acht jaar de eerste applicaties gebruiksklaar zijn.

De microsystemen moeten zodanig zijn dat ze ook echt werken zoals het menselijk lichaam, vertelt de hoogleraar, zodat de testresultaten een juist beeld geven. De omgeving van de cellen moet bijvoorbeeld de juiste bioactieve signalen geven om cellen het juiste gedrag te laten vertonen. Ook de beweging en stijfheid van de omgeving is erg belangrijk. “Er zijn bijvoorbeeld sterke aanwijzingen dat een stijvere omgeving kankercellen ertoe kan aanzetten ‘invasief’ te worden, de eerste fase van uitzaaiing.”

Voor het maken van de microsystemen gebruikt Den Toonder een techniek ontleend aan chipsproductie: lithografie. “Huis-, tuin- en keukenlithografie”, noemt hij het, omdat de kleinste afmetingen veel groter zijn dan bij microchips. “Onze kleinste afmetingen zijn 1 tot 10 micrometer. Bij die afmetingen heb je geen dure cleanroom nodig. En kleinere afmetingen hebben we niet nodig. Het kleinste waar wij naar kijken, zijn rode bloedcellen en microbloedvaten, en die zijn enkele micrometers groot.” Bovendien is de vloeistofstroming in dergelijke smalle kanaaltjes per definitie laminair, en dus goed te controleren.

De TU/e bouwt binnenkort een microfabricage lab, afgekort 'microfablab', speciaal voor het doen van onderzoek met microsystemen. Het lab van zo’n 700 vierkante meter wordt het best uitgeruste van zijn soort in Nederland. Het College van Bestuur heeft al toegezegd er een half miljoen euro uit de centrale middelen voor uit te trekken. Voorwaarde is wel dat alle betrokken faculteiten er ook nog eens een bedrag van 600.000 euro in steken.

Jaap den Toonder spreekt op vrijdag 20 juni vanaf 16.00 uur zijn intreerede uit in de Blauwe Zaal van het Auditorium. Zijn rede wordt voorafgegaan door het symposium 'Micro-engineering & Biology'.

Bron: Persteam TU/e