Organen voor het eerst doorzichtig gemaakt

Onderzoekers zijn erin geslaagd om de onderliggende complexe structuren van menselijke organen op celniveau te onthullen. Die celstructuren kunnen dienen als sjablonen voor het 3D-bioprinten van menselijke organen. ‘Dit kan het tekort aan orgaandonors oplossen’, zegt Ali Ertürk, directeur van het Institute for Tissue Engineering and Regenerative Medicine (Helmoltz Zentrum München) en hoofdonderzoeker in het ziekenhuis van LMU.

Te stijf

Tot vandaag worstelen onderzoekers met de complexe structuur van menselijke organen. Om die te ontcijferen, moeten ze de organen op celniveau kunnen afbeelden. Maar daarvoor bestond nog geen adequate beeldvormingstechnologie. Dankzij recent onderzoek naar weefselverwijdering konden wetenschappers al wel 3D-beelden op celniveau krijgen van muizenorganen.

Maar de methode die bij muizen werkte, had geen succes bij menselijke organen. Die zijn immers stijver dan die van muizen. Dat heeft te maken met ophopingen van onoplosbare molecules, waaronder collageeneiwitten in weefsels. Het team van Ertük moest een andere manier zoeken. Na heel wat trial and error ontdekten de onderzoekers dat een detergent genaamd CHAPS kleine gaten kan maken in een orgaan. Andere oplossingen konden dan door het orgaanweefsel vloeien en het geheel op die manier transparant maken.

Detail van menselijke oogcellen. ©Helmholtz Zentrum München / Ertürk lab

3D-geprinte nieren

Het team stond voor nog meer uitdagingen. Het moest nog een methode vinden om de zichtbaar gemaakte celstructuren in beeld te brengen. Bovendien moest het de grote hoeveelheden data die daarbij worden gegenereerd zien te verwerken.

Voor de beeldvorming werkten de onderzoekers mee aan de ontwikkeling van een nieuwe laserscanmicroscoop. Doorgaans moet een orgaan in stukken worden gesneden opdat het onder de microscoop kan. Dat is niet nodig met het laserscantoestel, dat uitzonderlijk grote stalen – met de grootte van een mensennier – in beeld kan brengen. En voor de dataverwerking ontwikkelde het team, in samenwerking met Duitse computerwetenschappers, algoritmes om de honderden miljoenen cellen in 3D te kunnen analyseren.

Volgens de onderzoekers kan de nieuwe technologie in de toekomst bijdragen om kunstorganen snel te produceren met een 3D-bioprinter. Dat zou betekenen dat patiënten niet langer op donororganen hoeven te wachten.

Bron: Helmholtz Zentrum München – German Research Center for Environmental Health