Waar de hersenen de grens trekken
Peter Peumans is CTO Health Technologies imec.
Als ik naar het werk fiets, draag ik een helm. Logisch, want ik wil mijn hersenen beschermen. Maar zelfs de beste helm is niet opgewassen tegen virussen, bacteriën of schadelijke stoffen. Als deze kleine boosdoeners in mijn bloedstroom terechtkomen, zouden ze heel wat schade kunnen aanrichten in mijn hersenen.
Gelukkig heeft het brein een natuurlijke verdediging: de bloed-hersenbarrière. De bloedvaten in onze hersenen en de dunne laag cellen er rond fungeren als een geavanceerde filter. Voedingsstoffen en zuurstof worden doorgelaten, maar schadelijke stoffen en deeltjes botsen op een biologische muur.
Niet alleen schadelijke stoffen worden tegengehouden, ook medicijnen. Dat maakt de behandeling van hersenaandoeningen erg moeilijk. (...) Dé heilige graal in geneesmiddelenonderzoek voor hersenaandoeningen is doelgerichte medicatie die wél door de bloed-hersenbarrière geraakt en ziektes efficiënter kan behandelen. De eerste uitdaging daarbij is een model ontwikkelen om te testen of een molecule of geneesmiddel de hersenen kan bereiken. Vaak worden daarvoor diermodellen ingezet, die echter geen goede representatie zijn van het menselijke brein. Bovendien is het proces in diermodellen tijdrovend. Er is dus een enorme behoefte aan betere screeningsmethoden die dichter bij de mens staan.
Dé heilige graal in geneesmiddelenonderzoek voor hersenaandoeningen is doelgerichte medicatie die wél door de bloed-hersenbarrière geraakt
Bij imec willen we nu de bloed-hersenbarrière op chip nabootsen. Daarvoor hebben we een chip ontwikkeld met piepkleine gaatjes en sensoren waarop de cellen die deel uitmaken van de bloed-hersenbarrière gekweekt kunnen worden. De sensoren geven aan wanneer een medicijn of molecule door de gaatjes heen komt, en dus de hersenen bereikt. De hersencellen op de chip zitten in een waterige gel die lijkt op de consistentie van de echte hersenen. De gel staat in contact met een tweede chip die de elektrische signalen van de hersencellen kan uitlezen en dus het effect van de medicatie kan meten.
Alle cellen zijn van menselijke oorsprong om de biologie zo goed mogelijk te imiteren. Het zijn stamcellen (uit bijvoorbeeld huidcellen of bloedcellen) die genetisch geherprogrammeerd worden tot hersencellen en cellen van de bloed-hersenbarrière. Bovendien is de bloed-hersenbarrière op chip potentieel een erg schaalbare techniek om verschillende molecules of medicijnen in parallel te testen. In eerste instantie werkt het chipmodel met cellen uit hersenen van gezonde mensen. Zo kunnen we inzicht krijgen over de werking van deze biologische beschermlaag. (...)
Een bijkomend voordeel van een bloed-hersenbarrière op chip is de data die gegenereerd wordt. Voor elk geneesmiddel moet je een dataset opbouwen. Vandaag bestaat die voornamelijk uit informatie uit dierproeven. Mede om het aantal dierproeven te drukken, werd in 2022 de FDA Modernization Act 2.0 goedgekeurd in de Verenigde Staten, die niet-dierlijke alternatieven toelaat om aan te tonen dat een geneesmiddel veilig is en effectief in de mens. Die wet is een belangrijke stap voorwaarts in de ontwikkeling van geneesmiddelen, want technologieën zoals de bloed-hersenbarrière op chip kunnen nu relevante datasets genereren die niet alleen de afhankelijkheid van dierproeven verminderen, maar ook nauwkeurigere en mensspecifieke gegevens opleveren.
Dankzij het samenspel tussen nieuwe wetgeving en nieuwe technologie kunnen we de nood aan dierproeven reduceren en sneller nieuwe behandelingen introduceren die specifiek gericht zijn op de complexe werking van het menselijk brein, wat resulteert in een gerichtere en meer effectieve behandeling.
De auteur schrijft in eigen naam.