Nina Tandon: Zorgt weefselontwerp voor gepersonaliseerde medicijnen?

Ieders lichaam is uniek. Dat is een leuke gedachte, tot je een ziekte moet genezen -- waarbij elk lichaam anders en, vaak onvoorspelbaar, reageert op een standaardbehandeling. Weefselontwerper Nina Tandon praat over een mogelijke oplossing: pluripotente stamcellen gebruiken om gepersonaliseerde modellen te maken van organen waarop je nieuwe medicijnen en behandelingen kan testen, en die je op computerchips kan opslaan. (Noem het gerust extreem gepersonaliseerde geneeskunde.)

Ik toon jullie een video
van enkele modellen

waar ik mee werk.

Ze hebben allemaal perfecte maten
en geen grammetje vet.

Zei ik al dat ze geweldig zijn?

En dat ze wetenschappelijk zijn?
(Lacht)

Je raadt het al,
ik ben weefselingenieur.

Dit is een video van het kloppende hart

dat ik in het lab heb ontworpen.

We hopen dat deze weefsels op een dag

kunnen dienen als vervangstukken
voor het menselijke lichaam.

Maar vandaag ga ik vertellen

hoe deze weefsels geweldige modellen zijn.

Denk even aan het proces
voor screening van medicijnen.

Dat gaat van opstellen van de formule,
labotesten, testen op dieren

naar klinische proeven,
wat je testen op mensen zou kunnen noemen,

tot de medicijnen op de markt komen.

Het kost veel geld en tijd

en zelfs als een medicijn op de markt komt,

is het soms onvoorspelbaar
en schaadt het mensen.

Hoe later het faalt,
hoe erger de gevolgen.

Het komt op twee dingen neer.
Ten eerste, mensen zijn geen ratten.

Ten tweede, ondanks onze sterke gelijkenissen

hebben die kleine verschillen tussen jou en mij

enorme impact op hoe we medicijnen omzetten

en hoe die op ons inwerken.

Als we in het labo nu eens
betere modellen hadden

die ons niet alleen beter zouden nabootsen
dan ratten

maar ook onze diversiteit beter weergaven?

Even kijken hoe we dat doen
met weefselontwerp.

Eén van de erg belangrijke sleuteltechnieken

zijn de zogenaamde
geïnduceerde pluripotente stamcellen.

Ze zijn recent in Japan ontwikkeld.

Geïnduceerde pluripotente stamcellen dus.

Ze zien er sterk uit als embryonale stamcellen

maar dan zonder de controverse.

We induceren cellen, huidcellen bijvoorbeeld,

door er wat genen aan toe te voegen,
ze op cultuur te zetten

en ze dan te oogsten.

Het zijn huidcellen die je kan foppen,

een soort cellulaire amnesie,
tot ze weer embryonaal worden.

Maar dan zonder controverse,
dat is cool punt nummer één.

Cool punt nummer twee
is dat je er elke soort weefsel

uit kunt kweken: hersenen, hart, lever,
je ziet het al,

maar dan uit jouw cellen.

We kunnen een model maken
van je hart, je brein,

op een chip.

Weefsel maken met voorspelbare
dichtheid en gedrag

is deel twee, dat erg belangrijk wordt

om deze modellen te laten aanvaarden
voor medicijntesten.

Dit is een schema van een bioreactor
die we in ons lab ontwikkelen

om weefsel te ontwerpen
op meer modulaire, schaalbare wijze.

In de toekomst krijgen we parallelle versies hiervan
op grote schaal,

met duizenden stukjes menselijk weefsel.

Het is als een klinische test op een chip.

Nog iets over die
geïnduceerde pluripotente stamcellen:

als we huidcellen nemen, bijvoorbeeld,

van mensen met een erfelijke ziekte

en we er weefsel uit kweken,

kunnen we deze technieken
van weefselontwerp

gebruiken om die ziekte
te modelleren in het lab.

Dit voorbeeld komt uit het lab
van Kevin Eggan in Harvard.

Hij heeft neuronen gegenereerd

uit geïnduceerde pluripotente stamcellen

van patiënten met de ziekte van Lou Gehrig.

Hij heeft er neuronen van gemaakt.

Het verbazende is dat deze neuronen
ook symptomen van de ziekte hebben.

Met ziektemodellen als deze,

hebben we sneller een antwoord op de ziekte

dan ooit tevoren
en ontdekken we medicijnen sneller.

Nog een voorbeeld van stamcellen van een patiënt

met retinitis pigmentosa,

degeneratie van het netvlies.

Die ziekte komt voor in mijn familie.
Hopelijk helpen

dit soort cellen om een remedie te vinden.

Sommigen vinden dat dit allemaal mooi klinkt,

maar "Zijn ze echt zo goed als een rat?"

Een rat is een volwaardig organisme,

met netwerken van organen die interageren.

Een medicijn voor het hart
kan in de lever worden omgezet

en sommige bijproducten
kunnen in het vet worden opgeslagen.

Mis je dat alles niet met modellen
van weefselontwerpen?

Dit is een andere trend in het domein.

Door technieken van weefselontwerp
te combineren met microfluidica,

evolueert het domein net in die richting:

een model van het hele ecosysteem
van het lichaam,

met meerdere orgaansystemen
om te testen

hoe een medicijn dat je neemt
voor je bloeddruk

invloed kan hebben op je lever
of een antidepressivum op je hart.

Die systemen zijn moeilijk te bouwen,
we beginnen nog maar net,

uitkijken dus.

Maar dat is niet alles.
Als een medicijn is goedgekeurd,

kunnen we met technieken van weefselontwerp
gepersonaliseerde behandelingen ontwerpen.

Misschien gaat dit voorbeeld je ooit aan,

ik hoop van niet,

want stel je voor dat je een telefoontje krijgt

met het slechte nieuws dat je kanker hebt.

Wil je dan niet testen of die kankermedicijnen

gaan werken voor jouw kanker?

Dit voorbeeld komt uit het lab van Karen Burg,

waar ze inkjet-technologie gebruiken
om borstkankercellen te drukken

en er de progressie
en behandeling van te bestuderen.

Collega's van ons bij Tufts vermengen
modellen als deze

met weefselontworpen bot om te zien hoe kanker

van één deel van het lichaam
naar het andere uitzaait.

Dat soort multi-weefsel-chips

wordt de volgende generatie
voor dit soort studies.

Als je de modellen bekijkt die we net bespraken,

zie je, als je de evolutie bekijkt,

dat weefselontwerp goed geplaatst is
om screening van medicijnen

op elk punt sterk te verbeteren:

ziektemodellen zorgen voor
betere medicijnformules,

massief parallelle menselijke weefselmodellen
zijn een revolutie voor de labtesten,

verminderen testen op dieren
en testen op mensen in klinische proeven,

en geïndividualiseerde therapie

zet zelfs ons concept van wat een markt is
op zijn kop.

We zorgen voor een dramatische versnelling
van de feedback

tussen de ontwikkeling van een molecule

en het leren hoe die werkt
in het menselijk lichaam.

Dat doen we door de transformatie

van biotechnologie en farmacologie
naar informatietechnologie,

waardoor we medicijnen
sneller ontdekken en evalueren,

goedkoper, en effectiever.

Het geeft een nieuwe lading aan
'modellen tegen proeven op dieren', niet?

Dankuwel. (Applaus)