Ebola op een chip: Leidse wetenschappers strijden tegen een dodelijk virus
Hoewel Ebola nog altijd veel dodelijke slachtoffers maakt, is er geen effectieve manier om het virus te bestrijden. Om hier verandering in te brengen, ontwikkelden Alireza Mashaghi en zijn collega’s van het Leiden Academic Centre for Drug Research een model dat de gevaarlijkste symptomen van Ebola nabootst op een chip. Deze chip gebruiken ze om nieuwe potentiële medicijnen te testen. De eerste, veelbelovende resultaten zijn gepubliceerd in iScience.
Gezondsheidscrisis
De Ebola-epidemie in West-Afrika (2014-2016) was een gezondheidscrisis van grote omvang en met veel impact. Het virus ontregelde meerdere landen en kostte zo’n 11.000 mensen het leven. Op dit moment hebben de World Health Organization en de Afrikaanse landen veel moeite een nieuwe grote uitbraak onder controle te krijgen, die inmiddels al tot honderden doden heeft geleid. Ondanks de huidige zorgverlening sterft meer dan de helft van de Ebola-patiënten aan de gevolgen van de ziekte. ‘We hebben nog steeds geen geneesmiddel voor het Ebola-virus,’ vertelt Mashaghi. ‘Dit komt mede doordat het ziekteverloop in diermodellen onvoldoende lijkt op dat in mensen. Bovendien zijn dierstudies ethisch gezien ongewenst.’
Daarom hebben Manshaghi en zijn collega’s een zogeheten organ-on-a-chip-model ontwikkeld, dat het hemorragische shock-syndroom nabootst. Dit gevaarlijk syndroom is de belangrijkste doodsoorzaak bij Ebolapatiënten. De wetenschappers gebruiken de chip om nieuwe potentiële geneesmiddelen te testen.
Hemorragische schok
Bij een hemorragische schok stopt het lichaam met functioneren vanwege een grote hoeveelheid bloedverlies. Bij Ebola wordt dit bloedverlies veroorzaakt door in- en uitwendige bloedingen, omdat het virus de doorlaatbaarheid van de bloedvaten verhoogt. Het daaropvolgende bloedverlies lijdt tot orgaanuitval en een forse daling van de bloeddruk, de zogenaamde shock.
Ebola op een chip
‘De chip die we hebben gemaakt, bootst na wat er in de cellen gebeurt tijdens zo’n shock,’ legt Mashaghi uit. ‘Het bestaat uit een menselijk microvat op een glazen chip die vervolgens weer op een weefselmodel ligt. Dit raakvlak is normaal gesproken lekdicht, zodat er geen bloed uit het bloedvat het weefsel in kan lekken. Maar wanneer er virusdeeltjes in het bloed circuleren, tasten die dit raakvlak aan, waardoor het bloed erdoorheen kan lekken.’
De wetenschappers gebruikten de chip om twee potentiële medicijnen te testen. ‘In principe werkt één medicijn direct op de mechaniek van de cellen,’ aldus Mashaghi. ‘De andere blokkeert juist de chemische reacties die het virus veroorzaakt en die uiteindelijk leiden tot veranderingen in deze mechaniek en de verbindingen van cellen. Beide potentiële medicijnen bleken zeer effectief te zijn op onze chips. Ze wisten het Ebola-effect op de vaten volledig te stoppen!’
Andere ziektes
De ebola-chip is uniek in zijn soort. Het is het eerste chip-model voor virale hemorragische ziektes. Ebola, Lassa, Dengue, maar nog vele andere virussen behoren tot deze groep. Mashaghi: ‘Hoewel deze ziektes misschien verschillend werken, worden ze allemaal gekenmerkt door hetzelfde shock-syndroom. Wijzelf of andere wetenschappers kunnen de chip aanpassen en gebruiken om andere ziektes te bestuderen. Zo hopen we geneesmiddelen te ontwikkelen die deze schadelijke virussen kunnen bestrijden.’
Publicatie
Junaid, A.; Tang, H.; Reeuwijk, A.; Abouleila, Y.; Wuelfroth, P.; van Duinen, V.; Stam, W.; Zonneveld, A.; Hankemeier, T. and Mashaghi, A. (2020). Ebola Hemorrhagic Shock Syndrome-on-a-Chip. iScience.