Orgaan-op-chip toont werking slangengif

Door het gif van de Mozambicaanse spugende cobra (N. mossambica) gaan endotheelcellen kapot en bloedvaten lekken.

Slangengif testen op miniatuur-bloedvaatjes in 3D: een nieuwe orgaan-op-een-chipmethode van Nederlandse onderzoekers maakt het mogelijk.

Het is een team van Nederlandse onderzoekers gelukt om met een zogeheten orgaan-op-een-chip een 3D-model te bouwen van imitatie-bloedvaatjes. Ze brengen daarmee vervolgens in kaart hoe slangengif bloedvaten aanvalt, en onthullen twee mechanismen waarlangs interne bloedingen kunnen ontstaan: het gif maakt het membraan van de endotheelcellen aan de binnenkant van bloedvaten kapot of zorgt ervoor dat de endotheelcellen loskomen van de matrix waarin ze liggen – in beide gevallen gaan de bloedvaten lekken. Dat schrijven onderzoekers van Naturalis Biodiversity Centre, biotechnologiebedrijf Mimetas en de Vrije Universiteit Amsterdam 4 juni in Scientific Reports, met als eerste auteur gifexpert Mátyás Bittenbinder. Het nieuwe model werkt volgens hen beter dan traditionele onderzoeksmethoden, zoals celkweekjes, en kan proefdiergebruik terugdringen.

Complicaties
Jaarlijks sterven er wereldwijd tussen de 81 duizend en 138 duizend mensen door een slangenbeet; minstens 400 duizend slachtoffers lopen blijvend letsel op. In de hele reeks van klinische complicaties die de gifmengsels van eiwitten en peptiden kunnen veroorzaken, vallen interne bloedingen in het bijzonder op: ze kunnen leiden tot orgaanfalen, nierschade en zelfs cardiovasculaire shock. In vitro onderzoek naar de precieze mechanismen erachter schiet echter tekort: de ernstige bloedingen en endotheelschade die in proefdieren optreden, blijven in de versimpelde 2D-wereld van celkweekjes regelmatig uit – verreweg het meeste onderzoek naar weefselschade door slangengif is in vitro.

Bloedvaten
De onderzoekers richten zich daarom op organen-op-een-chip: een methode die weefsels en organen van de mens in het klein nabootst, in dit geval menselijke bloedvaten. Anders dan 2D-celkweekjes bootsen de 3D-miniatuurweefsels ook bijvoorbeeld het stromen van het bloed, en de bouw en vorm van een bloedvat na. En dat blijkt nogal uit te maken als de biologen het gif testen van vier slangen – brilcobra (Naja naja), West-Afrikaanse zaagschubadder (Echis ocellatus), veelstreepkrait (Bungarus multicinctus) en Mozambicaanse spugende cobra (Naja mossambica) – en de uitwerking op het endotheel volgen met fluorescerende markers. Ze zien dat membranen van endotheelcellen kapot gaan en dat de dunne, eencellige laag endotheelcellen aan de binnenkant van bloedvaten loslaat.

‘In vervolgonderzoek willen we graag uitzoeken welke componenten uit het gif precies betrokken zijn bij de effecten op de bloedvaten’, laat Bittenbinder weten via de mail. ‘Daarnaast hopen we in toekomst ook het effect van gif op andere lichaamssystemen te bestuderen, zoals de zenuwuiteinden, spiercellen en huidweefsel.’