黑料福利网

黑料福利网-onderzoeker Mohammad Jouybar is als ingenieur vanaf het begin van zijn carri猫re zeer gemotiveerd om een verschil te maken in de gezondheidszorg.

Jouybar vertelt: 鈥淭oen ik op zoek was naar een PhD, was het aanbod van Jaap den Toonder om een organ-on-a-chip onderzoeksmodel te bouwen precies wat ik zocht. Hoewel ik nooit had verwacht dat ik als bio-ingenieur in de werktuigbouwkunde zou werken, paste het perfect bij me.鈥�

Organ-on-a-chip technologie

鈥凄别 organ-on-a-chip-technologie is nog relatief nieuw op het gebied van ziektemodellering en therapeutisch testen. Ik denk dat het al zo'n vijftien jaar bestaat鈥�, zegt Jouybar. 鈥淗et wint vooral aan belang als alternatief of aanvulling op diermodellen. Het is een ethischere en goedkopere keuze om dezelfde inzichten te krijgen.鈥�

Organ-on-a-chip biedt een slimmer, ethisch en kosteneffectief alternatief voor dierproeven.

Mohammad Jouybar

鈥淒at is wat me intrigeerde toen ik tijdens mijn MSc-studie in Milaan leerde werken met de technologie, en waarom ik actief op zoek ging naar een PhD om met deze technologie te werken.鈥�

In een orgaan-op-een-chip laten onderzoekers meestal menselijke orgaancellen groeien in een hydrogel en/of in kleine microkanaaltjes. Omdat ze de cellen laten groeien, kunnen ze precies bepalen welk type cellen ze naast elkaar laten groeien en welke specifieke biomechanische signalen ze moeten toepassen, zoals de bloedstroom binnen kanalen of mechanische rek die de cel-op-cel-interactie be茂nvloedt.

Effectief inzoomen op een enkele functie van een orgaan of een enkel mechanisme dat ze willen bestuderen.

鈥淓r zijn veel startups die de kans hebben gegrepen om organ-on-a-chip, of zelfs kanker-op-een-chip-modellen te maken voor regelmatige tests in klinische omgevingen. De industrie heeft echter nog geen standaard organ-on-a-chip-model onder de beschikbare modellen. Dat maakt het moeilijk om resultaten te beoordelen en te vergelijken.鈥�

鈥淥ok in de academische wereld willen we nieuwe situaties bestuderen. Daarvoor zullen we altijd innovatieve modellen moeten maken. En dat is ook wat ik tijdens mijn promotietraject heb gedaan.鈥�

Eerste model

Er zijn verschillende modellen die Jouybar ontwierp, bouwde en kweekte voor zijn PhD. Jouybar: 鈥淢ijn doctoraat was in het begin niet erg gedefinieerd of gedetailleerd. Het team wilde de uitgezaaide fase van kankers bestuderen. En dat is niet een enkele gebeurtenis die plaatsvindt, maar eerder een cascade van opeenvolgende processen.鈥�

De uitgezaaide fase van kanker is geen enkele gebeurtenis - het is een trapsgewijs proces.

Mohammad Jouybar

Bij metastase breken kankercellen los van waar ze zich voor het eerst vormden (primaire kanker), reizen ze door het bloed- of lymfesysteem en vormen ze nieuwe tumoren (uitgezaaide tumoren) in andere delen van het lichaam. De uitgezaaide tumor is hetzelfde type kanker als de primaire tumor.

鈥�Jaap den Toonder vroeg me om een model te ontwerpen en te bouwen om te bestuderen hoe borstkankercellen hun tumor verlaten, het weefsel binnendringen en in de bloedbaan terechtkomen. We wilden bestuderen hoe deze cellen vanuit het melkkanaal de bloedbaan binnendringen.鈥�

Het team koos ervoor om borstkanker te bestuderen - - omdat het veel voorkomt en een goede zaak is voor het bestuderen van het metastatische proces.

鈥淲e weten dat de kankercellen de bloed- of lymfevaten binnendringen, maar over hoe sommige van deze stappen plaatsvinden, vooral de eerste invasiestappen, is niet veel bekend. En als de cellen eenmaal in de bloedbaan terechtkomen, kunnen ze overal naartoe reizen鈥�, zegt Jouybar.

鈥淲e konden natuurlijk niet het hele proces nabootsen op onze chip. Dus we concentreerden ons op de eerste stap van metastase omdat er weinig over bekend was.鈥�

Het bouwen van de cancer-on-a-chip

De eerste stap is het bouwen, of beter gezegd laten groeien, van de elementen van cancer-on-a-chip. In dit geval bevinden de kankercellen zich in een microkanaal in de chip, waarbij het borstkanaal wordt nagebootst, waarbij de omringende hydrogel het structurele (stromale, red.) weefsel nabootst en de aangrenzende microkanalen de kleine bloedvaten nabootsen.

Jouybar fabriceerde de cirkelvormige dwarsdoorsnedekanalen op een chip , een vergelijkbare geometrie die wordt aangetroffen in menselijke bloedvaten. Vervolgens kon hij de stroming door deze kanalen  vari毛ren om het effect van verschillende soorten stromen op bloed- of lymfevatencellen te bestuderen.

鈥泪苍 heb ik aangetoond dat de stroomsnelheid een effect heeft op de ori毛ntatie van cellen die de bloed- of lymfevaten bekleden die we op de chip laten groeien. De chip is 2-3 vierkante centimeter groot, maar de vaten hebben een diameter van tientallen tot honderden micrometers. Net als de minuscule vaatjes in het weefsel dat we willen bestuderen.鈥�

Het model laten groeien om levend weefsel na te bootsen is een uitdaging op zich. 鈥淲e hadden verschillende componenten in het model: de borstspieren, het omliggende weefsel en de bloedvaten. De truc bij het bouwen van het model met al die componenten naast elkaar was om het bouwen van die elementen te compartimenteren鈥�, zegt Jouybar.

鈥淲e gebruikten de faciliteiten in onze laboratoria, zoals een femtosecond-laser en 3D-suikerprinten, om de cirkelvormige geometrie毛n van de bloedvaten te bouwen. Bovendien moesten we ervoor zorgen dat de gefabriceerde reservoirs volledig werkten om de modellen aan te sluiten op de pompen voor de bloedstroom of gewoon voor het uitwisselen van kweekmedia.鈥�

Lymfevaten erbij

In samenwerking met Amsterdam UMC begon Jouybar met het opnemen van niet alleen bloedvaten, maar ook nagebouwde lymfevaten in de cancer-on-a-chip-modellen.

Jouybar: 鈥淒it was een eenvoudiger model vanuit de fabricage bekeken, omdat we een microkanaal in hydrogel hebben gemaakt met behulp van een dunne acupunctuurnaald. We voegden lymfekankercellen (B-cellymfoom) en fibroblasten toe aan een hydrogelmatrix.鈥�

鈥淰ervolgens kweekten we het lymfatische microvat, bekleed met lymfatische endotheelcellen, in de hydrogel. Met dit model hebben we onderzocht hoe de specifieke fibroblasten en lymfatische cellen van donoren de bewegingen van kankercellen in en rond lymfevaten be茂nvloeden.鈥�

De waarde van cancer-on-a-chip

鈥淎fhankelijk van het type kanker dat je bestudeert, vanwege het brede onderzoeksgebied van de oncologie, een model bouwen om vragen te beantwoorden voor het specifieke type kanker en weefsel, of zelfs de specifieke pati毛nt die je bestudeert, de zogenaamde gepersonaliseerde geneeskunde鈥�, zegt Jouybar.

鈥凄别 modellen helpen ons om de blinde vlekken in te vullen van hoe kanker ontstaat, zich ontwikkelt en beweegt.鈥�

Beide modellen richtten zich op de stap waarbij de kankercellen zich beginnen te verplaatsen van hun oorspronkelijke locatie, waar ze nog steeds zeer behandelbaar kunnen zijn, door het hele lichaam. De modellen helpen om te begrijpen wat er op een fundamenteel niveau gebeurt.

Deze kunnen ook helpen om te bestuderen welke soorten medicijnen de belangrijkste mechanismen van de kanker kunnen be茂nvloeden. Dit opent geheel nieuwe gebieden van geneesmiddelenontwikkeling en behandelingen.

De cancer-on-a-chip-modellen helpen ons om de blinde vlekken in te vullen van hoe kanker ontstaat, zich ontwikkelt en beweegt.

Mohammad Jouybar

鈥淚k geniet erg van dit soort multidisciplinair onderzoek, waarbij medisch onderzoek, werktuigbouwkunde en biomedische technologie bij elkaar komen. We kunnen het een niet zonder het ander, en ik verwacht veel van hoe de techniek medisch onderzoek kan helpen en stimuleren鈥�, besluit Jouybar.