De afgelopen jaren hebben 3D-printers de wereld op zijn kop gezet. Wat veel mensen nog niet weten, is dat je met dit innovatieve apparaat ook menselijke organen zou kunnen nabootsen. Wetenschappers hebben namelijk een manier gevonden om menselijke cellen te gebruiken bij het printen: dit noemen zij 3D-bioprinting.
Wat is 3D-bioprinting precies? In dit artikel lees je alles over deze baanbrekende technologie en hoe het proefdieren in medicijnonderzoek kan vervangen.
Wat is 3D-bioprinting?
Steeds meer huishoudens, scholen en bedrijven hebben er één staan: de 3D-printer. Het innovatieve apparaat kan van alles printen door iets laag na laag op te bouwen. Dit wordt meestal met plastic gedaan, maar wist je dat dit ook met menselijke cellen kan?
Door bio-inkt te gebruiken, hebben wetenschappers een manier ontdekt om met een 3D-printer een menselijk orgaan te printen. Bio-inkt is een soort mengsel van materialen, die overeenkomt met de natuurlijke omgeving waar een menselijke cel in groeit.
Dit materiaal kan gekweekt worden uit bijvoorbeeld menselijke huidcellen. Op die manier komt er geen dieren- óf mensenleed bij kijken.
Deze nieuwe technologie omvat drie stappen: pre-bioprinting, bioprinting en post-bioprinting.
- Pre-bioprinting: Eerst wordt er een model gemaakt van het orgaan Hiervoor kan er bijvoorbeeld een MRI-scan gemaakt worden van een nier. Dan worden de biologische materialen gekozen, die gebruikt worden voor het printen. Hiervoor worden er cellen genomen van (het orgaan) van de patiënt.
- Bioprinting: Het 3D-printen van menselijke cellen en weefsels is niet niks. De cellen moeten net zo kunnen groeien en functioneren als normale, menselijke cellen. Daarom wordt er in deze fase bio-inkt gemaakt door de menselijke cellen te mengen met stoffen, die de natuurlijke omgeving van de menselijke cel nabootsen. Het mengsel wordt daarna in een printercartridge geplaatst. Nu kan er geprint worden! Dit gebeurt in het algemeen laag-voor-laag, om zo driedimensionale structuren te krijgen.
- Post-bioprinting: In dit laatste stadium wordt de bioprint overgebracht naar een kweekkamer, zodat het resultaat een stabiel geprint orgaan wordt.
Minder dierproeven dankzij 3D-bioprinting
3D-bioprinting heeft het potentieel om dierproeven in medisch onderzoek te verminderen en chirurgische procedures te verbeteren. Medicijnen moeten namelijk altijd vooraf getest worden op veiligheid; en operaties moeten vooraf geoefend worden. Hiervoor worden nu ontzettend veel proefdieren gebruikt, maar met 3D-geprinte organen wordt dat verleden tijd.
3D-bioprinting maakt onderzoek persoonlijker
Niet alleen de proefdieren worden geholpen met 3D-bioprinting. Ook voor mensen kan deze innovatieve technologie een groot verschil maken. Wetenschappers kunnen met 3D-bioprinting namelijk gepersonaliseerde weefsels en organen printen.
En daarmee kunnen er veel patiënten geholpen worden. Zo kan weefsel dat beschadigd raakt bij een medische ingreep, zoals het vervangen van een hartklep, meteen hersteld worden geprint weefsel dat is gebaseerd op de échte cellen van de patiënt. Hoe mooi is dat?
Daarnaast kunnen medicijnen veel efficiënter getest worden op geprint, menselijk materiaal. Medicijnen die namelijk met dierproeven zijn ontwikkeld, zijn in 9 van de 10 gevallen niet veilig voor mensen. Logisch, want een dier is natuurlijk geen mens.
Oplossing voor het donortekort
3D bioprinting kan hopelijk ook ooit worden gebruikt om het tekort aan menselijke organen voor donatie aan te pakken. Wereldwijd is er een groot tekort aan menselijke organen voor donatie. Veel patiënten in Nederland staan op een wachtlijst voor een donororgaan en overleven deze wachtlijst niet. De oplossing voor dit probleem wordt gezocht bij dieren: zo is er in 2022 een varkenshart getransplanteerd naar een menselijke patiënt. De patiënt in kwestie is uiteindelijk aan complicaties gestorven.
Dieren inzetten om problemen van de mens op te lossen, is geen vooruitgang of innovatie. Hoe mooi zou het zijn als we met 3D-bioprinting menselijke organen kunnen printen die wél geschikt zijn voor orgaantransplantatie?
“Op dit moment is het printen van organen voor transplantatie nog te complex. Organen die met 3D-bioprinting zijn ontwikkeld, missen cruciale elementen die belangrijk zijn voor het lichaam; zoals werkende bloedvaten of urinebuisjes. Maar er zijn al wel vele innovaties op dit vlak. Als we meer investeren in onderzoek naar het door ontwikkelen van 3D-bioprinting, zouden geprinte organen misschien wel ooit het donortekort kunnen oplossen.”
Anne Burgers, adviseur wetenschap en innovatie
Proefdiervrij de Podcast: hebben we dieren nodig om het donortekort op te lossen?
In de tweede aflevering van ‘Proefdiervrij de Podcast: We zijn verder dan je denkt‘, bespreken we het gebruik van donordieren met assistent prof. Bas van Balkom. Bas doet samen met zijn team onderzoek naar diabetische nierschade aan het UMC Utrecht. Hiervoor ontwikkelt hij een nier-op-een-chip: een systeem waarin kweekvloeistof via kleine kanaaltjes langs en door gekweekte menselijke cellen stroomt. In de podcast duiken we dieper in het donordierthema en hoe het anders kan. Want: we zijn verder dan je denkt.
Misschien wil je dit ook lezen:
