Wetenschappers van Nottingham Trent University werken aan een innovatieve ‘tumor-op-een-chip’: een miniatuur, levend modelsysteem dat de belangrijkste kenmerken van het menselijk brein nabootst. Met deze technologie hopen onderzoekers beter te begrijpen hoe glioblastoom, de meest agressieve vorm van hersenkanker, zich ontwikkelt en hoe behandelingen effectiever kunnen worden ingezet.
Glioblastoom staat bekend om zijn snelle groei en sterke weerstand tegen therapieën. Bovendien vormt de bloed-hersenbarrière een grote uitdaging: deze natuurlijke beschermlaag voorkomt dat veel medicijnen het hersenweefsel bereiken. Ondanks intensieve behandelingen, zoals chirurgie, radiotherapie en chemotherapie, is de prognose slecht. De meeste patiënten leven na diagnose slechts tien tot vijftien maanden.
Levend model van het brein
De nieuwe aanpak combineert menselijke cellen met een zogenoemd microfluïdisch systeem, waarin vloeistoffen, vergelijkbaar met bloed, door kleine kanaaltjes stromen. In dit systeem wordt eerst een functionele bloed-hersenbarrière opgebouwd. Vervolgens worden glioblastoomcellen toegevoegd om te observeren hoe tumoren groeien en hoe medicijnen deze barrière passeren.
Door deze dynamische omgeving gedragen cellen zich zoals in het menselijk lichaam. Dit maakt het mogelijk om ziekteprocessen realistischer te bestuderen dan met traditionele laboratoriummodellen. Volgens de onderzoekers biedt dit model een unieke kans om te analyseren hoe tumoren reageren op verschillende therapieën en hoe geneesmiddelen zich door het complexe hersenmilieu verplaatsen.
Betere testomgeving
Een belangrijk doel van het project is het verbeteren van preklinisch onderzoek naar nieuwe medicijnen. Huidige modellen, waaronder dierproeven, blijken vaak onvoldoende voorspellend voor de effectiviteit bij mensen. Hierdoor halen veel veelbelovende behandelingen de klinische praktijk niet.
De ‘tumor-op-een-chip’ moet dit probleem verkleinen door een realistischer testomgeving te bieden. Onderzoekers gebruiken geavanceerde beeldvormingstechnieken, zoals microscopie, echografie en MRI, om de ontwikkeling van tumoren en de werking van medicijnen nauwkeurig te volgen.
Dit kan leiden tot efficiëntere ontwikkeling van nieuwe therapieën en een grotere kans dat succesvolle behandelingen daadwerkelijk patiënten bereiken.
Minder dierproeven
Naast betere voorspelbaarheid biedt de technologie ook ethische voordelen. Het gebruik van levende, humane modelsystemen kan de afhankelijkheid van dierproeven in vroege onderzoeksfasen verminderen. Dit sluit aan bij de groeiende vraag naar alternatieve, mensrelevante onderzoeksmodellen binnen de biomedische sector.
Volgens betrokken biotechpartner Kirkstall Ltd vormt de nieuwe aanpak een belangrijke stap vooruit. Traditionele modellen slagen er vaak niet in om de complexe interactie tussen tumor en bloed-hersenbarrière goed na te bootsen, wat leidt tot onnauwkeurige voorspellingen van medicijneffecten.
Toekomst van kankeronderzoek
Met de ontwikkeling van deze ‘tumor-op-een-chip’ zetten onderzoekers een belangrijke stap richting meer datagedreven, patiëntgerichte en ethisch verantwoorde kankerzorg. Door het menselijk brein nauwkeuriger na te bootsen in het lab, ontstaat een krachtig platform voor het testen van nieuwe behandelingen.
Hoewel de technologie zich nog in de onderzoeksfase bevindt, is de verwachting dat dit soort systemen op termijn een sleutelrol gaan spelen in de ontwikkeling van gepersonaliseerde therapieën. Voor patiënten met glioblastoom, waar de behandelopties momenteel beperkt zijn, biedt dit perspectief op effectievere en beter gerichte zorg.
Tumor-on-a-chip innovaties
Enkele weken geleden ontwikkelden onderzoekers van UTHealth Houston hebben een geavanceerd ‘tumor-on-a-chip’-model om alvleesklierkanker beter te begrijpen. Deze kankersoort is moeilijk te behandelen doordat tumoren sterk afhankelijk zijn van hun complexe omgeving, bestaande uit bloedvaten, bindweefsel en immuuncellen.
Voor het model gebruikten onderzoekers patiëntmateriaal om driedimensionale tumororganoïden te kweken, die vervolgens samen met andere celtypen in een microfluïdische chip werden geplaatst. Dit creëert een realistische nabootsing van de tumoromgeving, inclusief bloedstromen.
Begin dit jaar schreven we over een 'tumor-on-a-chip'-platform van de Universiteit van Pennsylvania en dat inzicht geeft in hoe solide tumoren immuuntherapie ontwijken. Dit type kanker, goed voor meer dan 90% van de gevallen, reageert vaak slecht op CAR-T-celtherapie door de beschermende tumor-micro-omgeving (TME).
Het model bootst een levende, gevasculariseerde longtumor na en maakt realtime observatie mogelijk van interacties tussen immuuncellen en tumorcellen. Daarbij ontdekten onderzoekers dat endotheelcellen tijdelijke signalen uitzenden die CAR-T-cellen naar de tumor leiden. Door het diabetesmiddel vildagliptine toe te passen, bleven deze signalen langer actief, waardoor meer immuuncellen de tumor bereikten.
