Op zijn lab is bio-ingenieur Tomas van Dorp druk bezig met het namaken van menselijke organen – maar dan wel op een schaal van slechts enkele millimeters. ‘Zulke mini-orgaantjes lijken veel meer op de situatie in het menselijk lichaam dan proefdieren; ideaal voor medicijn- en ziektetesten.’

Voor zijn promotieonderzoek aan de Universiteit Twente bootste hij het menselijk hart na met zo’n minimodel. Om deze zo goed mogelijk op een echt hart te doen lijken, probeerde hij bloedvaten toe te voegen aan zogeheten hart-op-chip-systemen: minuscule stukjes kloppend hartweefsel die zijn ingebouwd in kunststof kanaaltjes. 

De chip waar de promovendus aan sleutelde bestaat uit een stukje hartweefsel dat als een elastieken band tussen twee kleine pilaartjes gespannen staat. ‘Als de hartcellen kloppen gaan de pilaartjes meebewegen, en zo kunnen we precies bijhouden hoe actief het hartweefsel is.’ 

Mini-steiger

Om rondom deze strakgespannen hartcellen een bloedvatennetwerk te vormen, creëerde de promovendus een hydrogel – een soort mini-steiger voor bloedvatcellen. ‘Dit is een zeer poreus materiaal gemaakt van eiwitten. Daarin kunnen de cellen elkaar vinden en uitgroeien tot een compleet vatenstelsel.’ 

Helemaal zonder slag of stoot ging dat niet: het steigertje wilde eerst niet goed vast blijven zitten aan het kloppende klompje hartcellen. ‘Toen ben ik uitgekomen bij een speciale polymeercoating geïnspireerd op hoe mosselen aan rotsen kleven. Die wordt normaal gebruikt in een voor cellen giftige bufferoplossing, maar ik ben erachter gekomen dat je hem ook kan aanbrengen in celkweekmedium.’ 

Toen de chip ten slotte gesmeerd liep, heeft de bio-ingenieur ook een mogelijke toepassing uitgeprobeerd. ‘We hebben al hartfibrose nagebootst in ons model; die bleek de normale groei van omliggende bloedvaten te verstoren. Dat laat ook weer zien dat door bloedvaten toe te voegen, je veel meer informatie uit zo’n model haalt voor ziektetesten.’

Internationaal ruimtestation

Na zijn verdediging 2 juli (promotoren: Robert Passier en Andries van der Meer) zal Van Dorp zijn onderzoek doorzetten als postdoc. Sterker nog: hij wil zijn hart op een chip de ruimte in sturen. ‘Astronauten hebben na een ruimtereis vaak schade aan hun hartweefsel. We willen nu ons hartmodel naar het internationale ruimtestation sturen, om daar te onderzoeken hoe hartcellen reageren op gewichtloosheid en ruimtestraling.’