Met een hart-longmachine, oorspronkelijk bedoeld voor orgaantransplantaties, kunnen lever en nieren van varkens buiten het lichaam in leven worden gehouden. Zo kunnen farmaceutisch onderzoekers precies nagaan wat er in het lichaam gebeurt met kandidaat-geneesmiddelen.
TNO
Wie een pil slikt, schakelt een complete machinerie in het lichaam in, die de ingenomen stof omzet, afbreekt, en weer uitscheidt. Hoe dat precies in zijn werk gaat, hangt met name af van de werkzame stof: lever en nieren verwerken de ene stof snel, de andere traag, en sommige stoffen worden omgezet in andere stoffen met hun eigen effecten. Soms hebben verschillende geneesmiddelen interacties met elkaar: ze beïnvloeden elkaars werking. ‘Wij kunnen dat proces heel goed bestuderen dankzij orgaanperfusie’, zegt Evita van de Steeg, senior scientist Preclinical Pharmacokinetics bij TNO in Leiden.
Met hulp van een hart-longmachine, normaal gebruikt voor organen bestemd voor orgaantransplantaties, houden onderzoekers een varkenslever en -nier een dag lang in leven. Lang genoeg om te onderzoeken hoe een specifiek geneesmiddel zich gedraagt.
Varkensorganen
‘We werken met de organen van varkens, omdat die qua structuur en functie erg lijken op die van de mens’, vertelt Van de Steeg. Het levert waardevolle gegevens op voor farmaceutische bedrijven. ‘Je wilt weten hoe lang een geneesmiddel in het lichaam is, hoe snel de hoeveelheid van het geneesmiddelen in het bloed afneemt, en hoe het uitgescheiden wordt, via de urine of de ontlasting’, zegt Van de Steeg. Ook kun je zo in een vroeg stadium mogelijk schadelijke interacties met andere geneesmiddelen in kaart brengen. Farmaceutische bedrijven zijn geïnteresseerd in de toepassing van deze technologie als voorbereiding op de eerste klinische studies in mensen. ‘We zijn in 2018 begonnen met de aankoop van een hart-longmachine.’
Minder proefdieren
Voor orgaanperfusie wordt gebruik gemaakt van slachtafval, waarmee het geen dierproef is. Een belangrijk voordeel van orgaanperfusie ten opzichte van een dierproef is de zeer gedetailleerde data die in korte tijd verkregen wordt. ‘Je kunt op elk moment gehaltes bepalen en biopten uit het orgaan nemen, iets dat met een levend dier veel lastiger is.’ Door die hogere detaillering zijn uiteindelijk ook minder proefdieren nodig.
Een ander veelgebruikt alternatief zijn in het laboratorium gekweekte cellen van organen, ofwel organ-on-a-chip. Van de Steeg: ‘Die zijn zeker veelbelovend en volop in ontwikkeling. Op dit gebied is TNO samen met onderzoekpartners ook heel actief, maar daarmee kunnen we nu nog geen compleet functionerend orgaan nabootsen zoals we met orgaanperfusie kunnen. Denk hierbij aan het netwerk van bloedvaten en de vele verschillende celtypes die in een orgaan zitten.’
Net als bij mensen
Net als in het menselijk lichaam pompt de hart-longmachine zuurstofrijkbloed door de organen. De organen blijven zo ongeveer tien tot twaalf uur leven voor onderzoek, maar de onderzoekers werken aan het oprekken van die tijd door het biologische proces nog beter na te bootsen. Een ander toekomstperspectief is om nog meer organen samen te nemen. ‘We doen nu de eerste studies met een stuk darm, de lever, de milt, de alvleesklier en beide nieren samen’, zegt Van de Steeg. Dat maakt de gegevens nog realistischer: ‘Je kunt dan ook volgen hoe het medicijn via de darm opgenomen wordt. Eigenlijk precies zoals het bij mensen gaat.’ Samen met het Leidse LUMC, dat ruime ervaring heeft met orgaantransplantaties, wordt ook onderzocht hoe zieke menselijke organen kunnen worden toegepast. Het gaat hierbij bijvoorbeeld om een zieke lever die tijdens transplantatie wordt uitgenomen. Zo wordt onderzocht wat het effect van een ziekteproces in het orgaan op het gedrag van geneesmiddelen is. ‘Op die manier kunnen we een heel realistisch beeld krijgen van de werking en klaring (de snelheid waarmee een bepaalde stof door het lichaam uit het bloed wordt verwijderd) van geneesmiddelen in de patiënt’, aldus Van de Steeg.