Hartonderzoek zonder honden

Dr. Twan de Vries van het LUMC (Leids Universitair Medisch Centrum) ontwikkelt een methode om hartspiercellen te vermeerderen uit menselijk hartweefsel. Hierdoor is onderzoek mogelijk dat eerder alleen op proefdieren kon worden uitgevoerd. Met zijn methode kan hij onderzoek doen naar hartritmestoornissen zónder proefdieren.

Voordat zijn onderzoek dierproeven volledig overbodig kan maken, moet hij het juiste ritme in een petrischaaltje vinden. Help mee!

Honderden honden als proefdier

Jaarlijks worden in Nederland 1.016 dierproeven op honden gedaan, met name voor hartonderzoek. Dit kan anders! Dr. Twan de Vries ontwikkelt een proefdiervrij hartspiermodel dat honderden honden in dierproeven kan vervangen. Doneer nu en red een hond!

Meer over dit onderzoek

Geringe beschikbaarheid is het probleem

Momenteel worden er in onderzoek naar hartritmestoornissen honden gebruikt, omdat er een geringe beschikbaarheid is aan functionele, menselijke hartspiercellen. Twan heeft daar een oplossing voor. Hij ontwikkelt een methode om hartspiercellen te vermeerderen uit menselijk hartweefsel.

Omdat zijn onderzoek gebaseerd is op menselijke cellen, zijn onderzoeksresultaten beter vertaalbaar naar mensen. Zo kunnen zaken als boezemfibrilleren en plotselinge hartdood effectiever bestreden worden én worden er geen proefdieren gebruikt.

Twan: “Onze chirurgen opereren dagelijks aan het hart en soms wordt daarbij een stukje weefsel weggenomen, maar veel levende cellen krijgen we daar niet uit. Bovendien verliezen deze cellen heel snel hun specifieke eigenschappen en zijn dan waardeloos voor onderzoek. Hartspiercellen moeten elektrische stroompjes kunnen geleiden en kunnen samentrekken. Met onze techniek kunnen we relatief makkelijk en goedkoop miljarden hartspiercellen produceren. De beschikbaarheid van voldoende gekweekte hartspiercellen, ook in andere laboratoria, is een belangrijke stap op weg naar verder proefdiervrij hartonderzoek.”

Mooi, maar nog te langzaam

Twan: “Hartritmestoornissen laten zich slechts in beperkte mate onderzoeken in een individuele cel. Het is een stoornis in de elektrische geleiding door hartweefsel. Hartweefsel bestaat uit vele cellen met een hele specifieke structuur. Wij zijn nu in staat om die structuur na te maken in een kweekschaaltje. Maar het model is nog niet perfect. De snelheid waarmee elektrische stroompjes door ons hartmodel lopen, is bijvoorbeeld nog te laag. We streven naar 20 centimeter per seconde. Toen we begonnen, haalden we 2 centimeter per seconde. Inmiddels zitten we boven de 15 centimeter per seconde. We zijn er nog niet, maar het gaat steeds beter!”

Onderzoeker aan het woord

Onderzoek verschuift naar computermodellering
Als we Twan vragen of hij ooit een werkend hart gaat maken om onderzoek op te doen, schetst hij een heel andere toekomst. “In het lichaam werken de verschillende organen nauw met elkaar samen. Het gaat bij het testen van nieuwe medicijnen en behandelmethoden dus niet alleen om het hart maar om de effecten op het hele organisme. Dat is de hoofdreden waarom nog steeds proefdieronderzoek wordt gedaan. Het is zeer kostbaar en ingewikkeld om proefdieren te vervangen door modelsystemen bestaande uit verschillende gekweekte en met elkaar communicerende menselijke organen. Daarom houden we ons ook nadrukkelijk bezig met de ontwikkeling van computermodellen, waarin de werking van het hart (en hopelijk op termijn het hele lichaam) kan worden nagebootst. Zover zijn we natuurlijk nog lang niet, maar het begin is er. Ik zou het mooi vinden als er aan het eind van mijn carrière een computermodel is, dat alle functionele eigenschappen van het hart bevat. Dat zou echt fantastisch zijn.”

Hoe ver zijn we daarmee?

“Zoals gezegd vormen computersimulaties nu al een belangrijk onderdeel van ons werk. De gegevens die we in het huidige kweekmodel verzamelen, zijn daarbij van groot belang. Maar het is extreem complex. We hebben al enkele onderdelen klaar, zoals een elektrisch model van het hart. De volgende uitdaging is om de knijpfunctie van het hart in het model te stoppen.”

Nieuwe en oude kennis
Om deze stap naar de computer goed te kunnen maken, wijst Twan op een nieuw probleem. Hoewel hij zichzelf beschrijft als de moleculaire toolbox, vraagt hij aandacht voor onderliggende vakken als anatomie, embryologie en fysiologie.

“Toen de moleculaire biologie opkwam, waren dat de snelle jongens. Ik was er daar ook één van. Wij gingen de wereld veroveren. Maar toen deze snelle jongens hun bevindingen wilden gaan toepassen, stuitten ze op problemen. Ze wisten niet meer hoe een embryo zich normaal ontwikkelt. Kennis over embryologie was in de voorliggende jaren als zijnde ouderwets wegbezuinigd.

Hetzelfde is op veel plaatsen gebeurd met de fysiologie. Leuk al die trucjes in het laboratorium en belangrijk ook natuurlijk, maar we moeten vooral meer inzicht krijgen in de interactie tussen organen. Dat is fysiologie, kennis van het functioneren van het menselijk lichaam op een hoger niveau. Om succesvol een allesomvattend computermodel te kunnen bouwen moeten we veel meer aandacht besteden aan vakken als anatomie, embryologie  en fysiologie.”

Maar een dergelijk computermodel gaat er volgens Twan uiteindelijk wel komen. Een model waarmee alle lichamelijke reacties op bijvoorbeeld een in een bepaalde hoeveelheid toegediende stof kunnen worden berekend. Hij noemt het ‘het ultieme onderzoeksmodel’: “dan ben je eindelijk van het gesodemieter met proefdieren af.”

Meer weten over hond in Hartonderzoek

Veel gestelde vragen

Hoeveel honden worden in Nederland als proefdier gebruikt?

Uit de meest recente cijfers blijkt dat er in Nederland 575 honden als proefdieren zijn gebruikt. In totaal zijn er 1.016 dierproeven op deze honden gedaan: dit betekent dat op veel honden meer dan één proef is gedaan.

Welke hondenrassen worden als proefdieren gebruikt?

Er zijn verschillende hondenrassen waar dierproeven op worden gedaan, maar het meest gebruikte ras is de Beagle. De Beagle is populair in onderzoek vanwege zijn lieve karakter en kleine formaat. Hij neemt niet te veel ruimte in en eet niet veel: dit maakt hem een makkelijk en relatief goedkoop proefdier.

Hoe gaat de vermeerderingstechniek van Twan in zijn werk?

Zonder bijzondere maatregelen laten hartspiercellen laten zich moeilijk vermenigvuldigen in een laboratorium. Deze cellen kunnen namelijk hun specifieke functies – het vermogen om elektrische stroompjes te produceren en voort te geleiden en het vermogen om samen te trekken – niet combineren met celdeling. De cellen gedragen zich of als specifieke hartspiercellen die niet kunnen delen of als delende cellen die niet kunnen samentrekken, maar beide tegelijk gaat niet.

Vermeerderen van hartspiercellen kan alleen door ze terug te brengen naar hun celdelingsstadium, ze vervolgens te laten delen en ze dan weer hartspiercellen te laten worden. Sommige virussen beschikken over kankergenen om cellen tot deling aan te zetten en zichzelf daarmee een goede voedingsbodem te verschaffen. Van deze eigenschap maken we gebruik om hartspiercellen te vermenigvuldigen. Belangrijk is dan wel om het virale kankergen op een gegeven moment te kunnen ‘uitschakelen’ zodat de delende cel weer een hartspiercel kan worden. Deze ontwikkeling naar hartspiercel gebeurt spontaan. De cel lijkt zich te kunnen herinneren dat ‘ie ooit hartspiercel is geweest.

Wat is de volgende stap in het onderzoek van Twan de Vries?

Twan werkt aan twee zaken: de snelheid waarmee stroom door het weefsel loopt moet nog verder omhoog. Dat is al sterk verbeterd, maar nog niet optimaal. Verder werkt Twan aan de standaardisering van zijn model zodat ook anderen van zijn techniek gebruik kunnen maken.