UMCG doet met darm-on-a-chip onderzoek naar auto-immuunziekte: “Het werkt net als in het echt”

Wat gebeurt er in de darmen van patiënten die overgevoelig zijn voor gluten? Dat is de hoofdvraag waar onderzoekers van het UMCG mee aan de slag zijn. Om daar antwoord op te krijgen hebben ze darm-on-a-chip gerealiseerd, een miniversie van de darm.

Het apparaatje is niet groter dan een usb-stick en werkt net zoals een stukje darm in het menselijk lichaam. In een echte darm zitten darmvlokken. Dit zijn kleine uitstulpinkjes die ervoor zorgen dat voeding goed verteerd kan worden. Op de chip is dit hele proces nagebouwd inclusief immuuncellen. Dat de werking vergelijkbaar is komt omdat de omstandigheden worden nagebootst: “We doen de chip in een pomp die zorgt voor dezelfde druk die er ook in het menselijk lichaam is, zoals de bewegingen in je darmen”, vertellen onderzoekers Joram Mooiweer en Hanna Simpson. “En de minidarmpjes zetten we in een warmtekast op 37 graden Celsius, dezelfde temperatuur als in je lichaam. Zo snappen de cellen hoe ze zich moeten gedragen.”

“Als we dit beter begrijpen kunnen we hier mogelijk medicijnen voor ontwikkelen”
In de darm-on-a-chip kunnen verschillende ziektes onderzocht worden en kan er ook medicatie getest worden. Mooiweer en Simpson doen beiden onderzoek naar coeliakie. Dit is een erfelijke auto-immuunziekte waarbij patiënten ontstekingsreacties krijgen in de dunne darm als zij gluten eten. Bij patiënten die coeliakie hebben valt het immuunsysteem de darmwand aan als ze gluten eten. “We weten welke immuuncel de darmwand aanvalt, maar niet waarom hij dat doet. Daarom voeg ik aan de darm op een chip die immuuncel toe en kijk ik hoe die reageert op de darmwand als ik de chip gluten laat ‘eten’. Als we dit proces beter begrijpen, kunnen we hier mogelijk in de toekomst medicijnen voor ontwikkelen.”

Probiotica
Zover is het nu nog niet. “Als we weten wat de verschillen zijn die ervoor zorgen dat iemand ziek wordt, kunnen we dat in de toekomst misschien oplossen door probiotica, gezonde bacteriën, aan die patiënten te geven. Of we kunnen het gebruiken om een diagnose te stellen, zodat we aan de samenstelling van darmbacteriën kunnen herkennen of iemand coeliakie heeft.”

Dierproeven
De vraag is wel of deze manier van testen ook als vervanging kan dienen voor dierproeven. “Miniatuurorganen kunnen helpen om dierproeven te verminderen, maar dat verschilt per onderzoek”, laten Mooiweer en Simpson weten. “Voor sommige onderzoeken blijkt de organ-on-a-chip beter te werken. Coeliakie wordt bijvoorbeeld ook in muizen onderzocht, maar muizen eten al eeuwenlang granen die gluten bevatten, dus die darmen van muizen zijn daar al lang aan gewend. Mensen eten vergeleken met muizen nog maar kort gluten. Als je dan in muizen coeliakie onderzoekt, is dat niet helemaal representatief.”