Platform voor menselijke retina-op-een-chip

Afsterving van het netvlies zorgt voor blindheid bij retinitis pigmentosa, maculadegeneratie en meer oogziekten. Er zijn hoopvolle mogelijke middelen en gentherapieën. Maar om die te kunnen testen is een nieuw soort netvlies-op-een-chip nodig. Dr. Jan Wijnholds gaat die ontwikkelen.

Retinitis pigmentosa (RP), het syndroom van Usher, maculadegeneratie en de ziekte van Stargardt zijn heel verschillende erfelijke oogziekten. Wat de ziekten gemeen hebben is dat fouten in het DNA ervoor zorgen dat het netvlies afsterft. Tot nu toe is er alleen voor het RPE65 gen (één van de circa 80 genen verantwoordelijk voor RP) genezing mogelijk.

Er lopen wel diverse onderzoeken naar de werking van een gezond netvlies, de mechanismen in netvliescellen die leiden tot afsterving én naar nieuwe behandelingen voor netvliesziekten. Denk aan gentherapiën bijvoorbeeld. Daarbij wordt kapot DNA vervangen door gezond DNA. En aan middelen die het ziekteproces mogelijk afremmen of herstel van netvliescellen stimuleren. Om al die onderzoeken te kunnen doen, gebruiken wetenschappers vaak menselijk netvliesweefsel. Namelijk zogeheten netvliesjes-op-een-chip. Zo’n chip kun je zien als een verzameling kweekbakjes op microscopisch kleine schaal, waarin stukjes menselijk netvlies groeien. De situatie in het menselijk oog wordt daarin zo goed mogelijk nagebootst.

• Wat is een microfluïdisch netvlies-op-een-chip?

  Een microfluïdisch netvlies-op-een-chip bestaat uit een klein plastic plaatje (de chip) waarin microscopisch kleine hokjes en kanaaltjes zijn uitgefreesd. In elk hokje groeit een stukje netvlies, gekweekt uit menselijke stamcellen. Via de microkanaaltjes worden vocht, voedingsstoffen en teststoffen aan- en afgevoerd. Om bepaalde processen in de cellen te onderzoeken, koppelen onderzoekers aan specifieke onderdelen van de netvliescellen een stofje dat licht kan geven. Pas als een experiment de gewenst reactie opwekt, gaat het lichtje aan. Met een lichtmicroscoop leggen onderzoekers de resultaten vast. En computerprogramma’s analyseren nauwgezet hoeveel activiteit waar precies plaatsvond.

Extra weefsel helpt netvlieskweekjes

Netvlies-op-een-chip heeft al veel kennis opgeleverd, maar kent ook beperkingen. Een daarvan is dat de gekweekte netvliesjes nog niet erg stabiel zijn: ze blijven niet lang genoeg goed om specifieke middelen en gentherapieën te kunnen testen. Dr. Jan Wijnholds, biochemicus en leider van diverse onderzoeken naar erfelijke oogziekten aan het LUMC, gaat daar iets aan doen. Recent bleek namelijk dat gekweekt netvliesweefsel beter en langer werkt als er ook netvlies-pigmentepitheel aanwezig is, ook wel pigmentblad genoemd. In een echt mensenoog zit pigmentblad in het netvlies. Het helpt lichtgevoelige cellen in het netvlies te herstellen en draagt bij aan de doorvoer van vocht en andere stoffen. Wijnholds gaat nu pigmentblad toevoegen aan de netvliesjes-op-een-chip. Dat klinkt simpel, maar is een technologisch hoogstandje, omdat alles op microschaal plaatsvindt.

• Microfluïdisch platform? Naam van de studie verklaard

  Op dit moment worden netvlies-achtige kweekkamers gevoed door één gemeenschappelijk vloeistofkanaal, waarbij elk kweekkamertje de voedingsstoffen van het vorige ontvangt. Dit nieuwe systeem zal elke kweekkamer voorzien van een eigen aanvoerkanaal en de mogelijkheid om de stoffen die ze afscheiden apart op te vangen voor analyse.

  Een platform met 6 tot 10 parallel lopende microkanalen zal ons in staat stellen om onder gecontroleerde omstandigheden meerdere stoffen tegelijkertijd te testen en opnieuw te testen. Ook kunnen we experimenten uitvoeren met bijvoorbeeld drie of vijf kweekkamers die worden blootgesteld aan dezelfde omstandigheden, terwijl er vergelijkbare kamers zijn die als controle fungeren. Hierdoor kunnen we meer gedetailleerd onderzoek doen naar verschillende stoffen en hun effecten.

Stap richting oplossingen

Het verbeteren van de netvliesjes-op-een-chip is fundamenteel onderzoek, maar als Wijnholds erin slaagt, komen nieuwe mogelijkheden voor behandelingen van mensen met netvliesziekten sneller dichterbij. Het netvlies is dan namelijk veel beter na te bootsen in het lab. Daardoor kunnen onderzoekers beter onderzoeken wat er precies gebeurt in gezonde en zieke netvliescellen. Wijnholds kan hiermee ook nieuwe middelen testen en zo belangrijke kennis opdoen over mogelijke behandelingen in de toekomst.

Beter het verloop voorspellen

Daarnaast gaat Wijnholds op zoek naar zogeheten biomarkers: stoffen in het netvlies waaraan je kunt zien of er netvliessterfte plaatsvindt en hoe erg die is. Biomarkers helpen artsen om het verloop van een ziekte te voorspellen. Ook kun je er het effect van eventuele nieuwe behandeling mee meten. En uiteindelijk helpen biomarkers om later de juiste patiënten de juiste behandeling te bieden.