Een onderzoeksteam van Universiteit Utrecht heeft met een 3D-printer met ‘stabiele inkt’ nierbuisjes gedetailleerd nagemaakt. Deze buisjes bootsen uitstekend echte levende nierbuisjes na. Hierdoor kan, zonder dierproeven, onderzoek worden gedaan naar nierziektes en de behandeling daarvan.
De resultaten van dit innovatieve onderzoek zijn gepubliceerd in wetenschapstijdschrift Biofabrication. Het onderzoek is mede gefinancierd door UIPS, de Nierstichting en een ‘travel grant’ voor Anne Metje van Genderen door het Materials-Driven Regeneration Zwaartekracht-programma.
Volgens de onderzoekers heeft tien procent van de wereldbevolking nierschade en ze spreken zelfs over een stille pandemie. Desondanks is er nog niet zoveel bekend over de mechanismen die ten grondslag liggen aan diverse nieraandoeningen. Voor onderzoek aan nierbuisjes wordt nu nog veel gebruik gemaakt van proefdieren, terwijl dieren slecht te vergelijken zijn met mensen. Met de geprinte nierbuisjes is er straks waarschijnlijk minder onderzoek met proefdieren nodig.
3D-printen met stabiele inkt
Nierbuisjes zijn weliswaar maar een stukje van de nier, maar wel een heel belangrijk stukje omdat ze een soort regisseursfunctie hebben. De functie van de nierbuisjes is om vocht samen met bepaalde stoffen weer op te nemen in het bloed. De nierbuisjes scheiden hiernaast extra afvalstoffen uit via de urine. Wanneer de nierbuisjes niet goed werken is dit te zien aan een te hoge of juist te lage afscheiding van stofjes in de urine.
De twee onderzoekers hebben nu dus met een 3D-printer zelf gedetailleerde modellen van nierbuisjes gemaakt. Het printen gebeurt met een stabiele inkt die is samengesteld uit gelatine en alginaat. “Daarmee kun je goed printen, maar tegelijk ook de structuur behouden”, vertelt Anne Metje van Genderen op de website van Universiteit Utrecht. In de medische sector wordt de 3D-printer steeds vaker ingezet. Niet alleen voor nieronderzoek, maar ook voor bijvoorbeeld het maken van diverse soorten protheses.
Cellen gedragen zich levensecht in printbuisjes
Met slimme technieken krijgt het printmateriaal voor de nierbuisjes een optimale viscositeit en ontstaan er kanaaltjes in de microvezels die lijken op levensechte nierkanaaltjes. In een BNR-radio interview vertelt Van Genderen: ‘Tot nu toe waren er alleen 2D modellen en wij hebben nu een 3D-model ontwikkelt. Dat is een veel betere nabootsing van de werkelijkheid. Niercellen werden tot nu toe gekweekt op platte oppervlakten, maar ze gedragen zich anders in ons 3D-model. Niercellen gaan zich in de geprinte buisjes, omdat ze net als in de nieren, draaiingen voelen natuurlijker gedragen en dat helpt het onderzoek vooruit. In de geprinte buisjes kunnen we gezonde maar ook zieke niercellen aanbrengen en bijvoorbeeld hun gedrag analyseren. Oók kan het effect van medicatie in deze setting worden getest.”
Volgens de onderzoekers kunnen de geprinte buisjes er toe bijdragen dat er straks een stuk minder proefdieren nodig zijn voor het onderzoek naar nierfunctie en een deel van de nierziekten. Valverde: “Wij willen alternatieven aandragen.” Omdat hun onderzoek kansrijk is, hebben de jonge onderzoekers de afgelopen maanden op drie verschillende congressen de prijs voor ‘Beste Poster’ in de wacht gesleept.
