Stofwisselingsonderzoek opschalen met bedrijven
Voorspellen of iemand ziek wordt en bij welke behandeling een patiënt het meest baat heeft. Dat is het doel van de technieken die hoogleraar Analytische biowetenschappen Thomas Hankemeier met zijn onderzoeksgroep aan de Universiteit Leiden ontwikkelt. Om die technologie op te schalen en verder te ontwikkelen, werkt hij samen met bedrijven en richtte in 2013 zelf bedrijf Mimetas op.
Dit is een artikel in een serie over samenwerkingsverbanden en maatschappelijke impact.
‘Wij onderzoeken het effect van de stofwisseling op cellen en biologische processen in het lichaam’, vertelt Thomas Hankemeier. ‘Dat doen we onder andere door de tussen- en eindproducten van de stofwisseling, zogeheten metabolieten, te bestuderen in lichaamsvloeistoffen zoals bloed en urine.’ Hankemeier werkt sinds 2004 als hoogleraar in Leiden en is sinds 2008 wetenschappelijk directeur van het van het Netherlands Metabolomics Centre.
Mini-orgaantjes
De onderzoeksgroep van Hankemeier bootst in het lab menselijke systemen na met organ-on-a-chiptechnieken. Hierbij worden bloedvaten of miniorgaantjes, zoals minihersenen of levermodellen, op microschaal nagebouwd in 3D. Deze modellen zijn complexer dan modellen van cellen, die enkel in twee dimensies groeien. Er kunnen bloedvaten door de organs-on-chips heen lopen, en de cellen van het orgaan zijn omgeven door andere typen cellen die in het orgaan normaal een ondersteunende rol spelen. Hierdoor is een organ-on-a-chip een realistischer systeem.
‘Wat we hierin bijvoorbeeld doen, is metabolieten die we in het bloed van bepaalde patiënten vinden als voorspellers van een ziekte, in het model nabootsen om te achterhalen waar ze effect op hebben’, vertelt Hankemeier: ‘We passen dan in de organ-on-a-chip de samenstelling van het bloed aan en kijken hoe het orgaantje erop reageert. Zulk onderzoek is niet mogelijk in een mens. Daar kun je niet even het bloed vervangen om te kijken wat er gebeurt.’
Een bedrijf opzetten
Dit onderzoek leidde in 2013 tot de oprichting van wereldwijd het eerste lab-on-a-chip bedrijf Mimetas. ‘Dit bedrijf heb ik opgericht met een goede en ondernemende postdoc-onderzoeker, een promovendus en een externe entrepreneur’, vertelt Hankemeier. Mimetas levert organ-on-a-chip technologie aan onder andere farmaceutische bedrijven die ermee gericht medicijnen kunnen testen op driedimensionaal menselijk weefsel.
‘De universiteit is de ideale omgeving om ideeën te testen en ontdekkingen te doen’, zegt Hankemeier. ‘Als een ontdekking relevant is voor meerdere industrieën of grotere onderzoeksgebieden, dan past het werk vaak niet zo goed meer binnen de universiteit. Je kunt dan zelf een bedrijf opzetten om de technologie op te schalen of je kunt opzoek naar een bedrijf die dat je bevinding wilt exploiteren, om daarmee samen te werken.’
Biobank
De onderzoeksgroep van Hankemeier werkt zodoende veel samen met bedrijven, zoals voedingsmiddelenbedrijven Danone en DSM. ‘Zij willen begrijpen hoe je ziektes kan behandelen of voorkomen door voeding. Zeker nu het steeds duidelijker wordt wat de rol is van het microbioom – de nuttige bacteriën die in je darmen leven - en dat die kun je controleren met bijvoorbeeld voeding en probiotica. Met dat onderzoek zijn we volop bezig.’
Verder werkt Hankemeier samen met het Imperial College London en een grote Engelse biobank aan een plan om het metabolietenprofiel te meten in grote aantallen bloed- en urinemonsters. ‘Met zulke grootschalige data kun je aan de hand van aanwezige metabolieten gaan voorspellen waar het verschil zit tussen mensen die bijvoorbeeld dementie ontwikkelen en mensen die een andere hersenaandoening krijgen’, zegt Hankemeier. ‘Met die kennis kunnen we mogelijk ziektes behandelen, of beter nog: voorkomen.’