Onderzoekers van Georgia Tech en de Vanderbilt University hebben de eerste long-op-een-chip met een werkend immuunsysteem ontwikkeld, een primeur. Deze innovatie kan de manier waarop longziekten worden onderzocht en behandeld ingrijpend veranderen. Het microscopisch kleine model, gemaakt op een flexibele polymeerchip, bootst niet alleen de mechanica van een long na, ademen, circuleren en reageren, maar beschermt zichzelf ook actief tegen ziekteverwekkers.
Organ-on-a-chip-technologie biedt al langer mogelijkheden om menselijke organen op kleine schaal na te bootsen. Wat dit model uniek maakt, is de integratie van een levend immuunsysteem.
Real-time longweefsel onderzoeken
Hierdoor kunnen onderzoekers voor het eerst in real-time zien hoe longweefsel reageert op virussen, hoe ontstekingen zich verspreiden en hoe herstel in gang wordt gezet. Toen de onderzoekers een griepvirus introduceerden, reageerde de chip bijna identiek aan menselijke longen: immuuncellen stroomden toe, ontstekingen traden op en de afweermechanismen werden geactiveerd.
Tot nu toe was longonderzoek sterk afhankelijk van diermodellen, die vaak onvoldoende het menselijk ziektebeeld weerspiegelen. Volgens de onderzoekers maakt dit platform een nauwkeuriger, mensgericht alternatief mogelijk. Het sluit bovendien aan bij de strategie van de FDA om dierproeven te verminderen en voorspellende modellen te ontwikkelen die direct relevant zijn voor patiënten.
Toekomstperspectief
De long-op-een-chip van Georgia Tech biedt perspectief voor onderzoek naar diverse aandoeningen, waaronder astma, cystische fibrose, longkanker en tuberculose. Daarnaast werken de teams aan de koppeling met andere immuunorganen om de interactie tussen longen en het immuunsysteem nog beter in kaart te brengen.
Op de langere termijn kan de technologie bijdragen aan gepersonaliseerde geneeskunde. Denk aan chips die met de eigen cellen van een patiënt worden opgebouwd, zodat artsen vooraf kunnen voorspellen welke therapie het meest effectief zal zijn. Hoewel opschaling, klinische validatie en regelgeving nog tijd vragen, zien de onderzoekers hierin een duidelijke route naar patiëntspecifieke behandelingen. De resultaten van het onderzoek zijn onlangs gepubliceerd in Nature Biomedical Engineering.
Een stap richting voorspellende zorg
De ontwikkeling van een long-op-een-chip met een werkend immuunsysteem markeert een belangrijke stap naar een toekomst waarin zorg minder afhankelijk is van dierproeven, maar juist inzet op digitale en biologische precisieplatforms. Het onderzoek onderstreept de potentie van bio-engineering om longziekten beter te begrijpen en gerichter te behandelen, met als uiteindelijke doel de uitkomst voor patiënten structureel te verbeteren.
Vorig jaar ontwikkelden Amerikaanse onderzoekers een innovatief beademingsapparaat-op-een-chip waarmee in realtime longschade door mechanische beademing op cellulair niveau kan worden bestudeerd. Dat organ-on-a-chip-model is in staat de longmicro-omgeving nauwkeurig na te bootsen met menselijke longcellen op een nanovezelmembraan. Zo konden onderzoekers de impact meten van drie soorten mechanische stress: overmatige inflatie, verhoogde druk en cyclisch openen en sluiten van luchtzakken. Vooral dit laatste bleek langdurige schade te veroorzaken.
