Gekweekte niercellaag is opstap naar verbeterde nierdialyse

Technische Universiteit Eindhoven
Onderzoekers van de TU/e en het UMC Groningen zijn erin geslaagd om in het lab een laag niercellen te kweken die hun functie blijven uitoefenen: het zuiveren van bloed. De sleutel tot dit succes is een nieuw bioactief synthetisch membraan met een structuur die lijkt op dat van het basaal membraan in de nier.  Hierdoor komt de stap naar verbeterde nierdialyse dichterbij. Het is de droom van de wetenschappers om uiteindelijk zelfs hele biologische kunstnieren te kweken, met lichaamseigen cellen.

Nieren zijn van levensbelang voor mensen. Ze filteren onder meer de giftige afvalstoffen van de stofwisseling in ons lichaam uit het bloed. Maar veel mensen worden getroffen door nierfalen. Ruim zesduizend mensen in Nederland alleen al zijn daardoor aangewezen op kunstmatige bloedzuivering, nierdialyse. De techniek daarvan is helaas nog niet optimaal: de zuiverende werking ervan is gelijk aan 15 tot 20 procent van de capaciteit van gezonde nieren. Wetenschappers zoeken daarom naar manieren om met gekweekte, lichaamseigen niercellen de nierfunctie te herstellen.

Nanovezels
Dr. Patricia Dankers, die een centrale rol speelt in dit onderzoek, legt uit dat er twee cruciale kenmerken zijn van het synthetisch membraan waarop zij niercellen kweekt: de structuur en de bioactiviteit. Qua structuur bestaan de membranen uit nanovezels, in een structuur van grotere vezels, die micrometers groot zijn. Daarmee lijkt de structuur op die van een menselijk niermembraan. De niercellen groeien hierop, maar na enkele dagen werken ze niet meer. Het vasthouden van die functionaliteit lukte Dankers pas door aan de synthetische membranen bioactieve signalen te binden.

Signalen
Die signalen laten de niercellen hechten, overleven en zorgen ervoor dat ze blijven functioneren. Dankers wist dit tot stand te brengen door bioactieve stukjes peptide (kleine stukjes eiwit) vast te maken aan de synthetische membranen. Die stukjes zette ze op een supramoleculaire manier vast. Dat betekent dat Dankers een soort moleculair klittenband gebruikt, een relatief jonge uitvinding die ook van de TU/e komt. Hiermee kun je zonder ingewikkelde processen, die tot voor kort wel nodig waren, de bioactieve groepen aan het membraan vastmaken.

Betere dialyse
De onderzoekers willen nu gaan werken aan een biologische kunstnier, die als aanvulling gaat dienen op de bestaande dialysesystemen. Hierdoor gaat de kwaliteit van de dialysebehandeling omhoog; de niercellen weten immers precies welke stoffen uit het bloed gefilterd moeten worden. Ook hoopt Dankers dat de niercellen op termijn hormonen produceren die de nieren normaal ook maken. Deze zijn belangrijk voor bijvoorbeeld de aanmaak van rode bloedcellen. Hoe lang het nog duurt tot dit realiteit is, kan de onderzoekster niet zeggen. “Het is moeilijk te voorspellen en we willen geen verkeerde verwachtingen creeren.”

Een vervolgstap daarna is het maken van een dialysesysteem dat mobiel is, waarvoor de nierpatienten dus niet meer naar het ziekenhuis hoeven. “En de ultieme droom is om uiteindelijk een implanteerbare, levende kunstnier te maken”, aldus Dankers.

De resultaten verschijnen in twee artikelen in wetenschappelijke tijdschriften. Het onderzoek naar de vezelstructuur verschijnt in november in het blad Macromolecular Bioscience. De toevoeging van bioactieve signalen wordt gepubliceerd in het tijdschrift Biomaterials.

In dit animatiefilmpje van de animatiestudio van het ICMS (Institute for Complex Molecular Systems) zijn de processen weergegeven die een rol spelen in dit onderzoek.

Dankers (TU/e-faculteit Biomedische Technologie) voert haar onderzoek uit in samenwerking met het Universitair Medisch Centrum Groningen (UMCG), de Nierstichting, SupraPolix BV en het TU/e-instituut ICMS. Het vervolgonderzoek vindt onder meer plaats via het Biomedical Materials (BMM) programma in het BioKid consortium waarin verschillende Nederlandse universiteiten, academisch medische centra, twee bedrijven en de Nierstichting.