Zijn organoïden de toekomst van biomedisch onderzoek?

Organoïden zijn orgaan-achtige structuren die in een lab zijn gekweekt uit stamcellen en ze zijn de toekomst.

|
jan. 23 2017, 4:53pm

Beeld: Voorbeelden van organoïde modellen

Je hebt er misschien nog nooit van gehoord, maar organoïden kunnen voor een grote doorbraak zorgen op het gebied van biomedisch onderzoek.

Organoïden zijn orgaan-achtige structuren die in een lab zijn gekweekt uit stamcellen. Ze lijken qua structuur en fysiologie op echte organen, en kunnen gebruikt worden voor medisch en toxicologisch onderzoek. Ook de ontwikkeling van medicijnen is gebaat bij organoïden, omdat het altijd maar de vraag is of medicijnen die op muizen zijn getest ook bij mensen werken.

Er zijn in de basis twee soorten organoïden. De eerste soort is opgebouwd uit pluripotente stamcellen: cellen die nog alles kunnen worden. Deze stamcellen worden in Nederland gewonnen uit embryo's die zijn overgebleven na een IVF-behandeling. De tweede soort bestaat uit orgaanspecifieke, volwassen stamcellen. Deze ontstaan wanneer stamcellen uit het orgaan van een patiënt worden genomen en worden opgekweekt tot een 3D-replica van het orgaan. Organoïden die uit patiënten worden verkregen bieden mogelijkheden om ziektes als kanker of erfelijke genetische afwijkingen te repliceren en gepersonaliseerde behandelingen te ontwikkelen.

Annelien Bredenoord, associate professor Medische Ethiek aan het UMC Utrecht en Eerste Kamerlid voor D66, is eerste auteur van het vrijdag gepubliceerde Science-artikel Human tissues in a dish: The research and ethical implications of organoid technology. Het artikel legt uit wat organoïden zijn en benoemt de ethische en juridische uitdagingen die bij de nieuwe technologie komen kijken. Dat zijn er nogal wat, kwamen we achter nadat we het artikel van 7000 woorden lazen. We belden met Bredenoord om het te hebben over de uitdagingen, maar ook over de nieuwe mogelijkheden die het gebruik van organoïden biedt.

Eerst de voordelen: het is riskant om medicijnen op mensen te testen, omdat na een jaar misschien blijkt dat het medicijn niet werkt, of ernstige nadelen heeft. Organoïden zouden hier uitkomst kunnen bieden.

Het idee is dat door medicijnen te testen op organoïden, de patiënten zelf niet langer proefkonijn hoeven te zijn. Omdat de organoïden gemaakt kunnen worden van hun eigen cellen, en dus ook dezelfde ziekte hebben, kunnen onderzoekers gepersonaliseerde medicatie testen en ontwikkelen. "Ook levert het een enorme tijdswinst op en is het veel goedkoper dan tests op mensen."

De opslag van organoïden in zogenaamde 'biobanken' brengt echter nieuwe ethische vragen met zich mee over bijvoorbeeld toestemming en commercieel gebruik. Ook kan de transplantatie van organoïden naar patiënten risicovol zijn. Daarom heeft Bredenoord contact opgenomen met de Nederlandse CF Stichting over het opslaan van organoïden in biobanken en met de patiëntenvereniging voor stofwisselingsziekten over het gebruik van organoïden in klinische tests.

Ook is het mogelijk dat mensen het ongemakkelijk vinden als er medische tests op hun in vitro-organen worden uitgevoerd. Zeker bij cerebroïden – organoïden van hersencellen. De gedachte dat er een miniatuur van jouw brein in een petrischaaltje ligt kan verontrustend zijn. In een verre toekomst is het misschien geen miniatuur meer, maar een exacte kopie van jouw hersens waar op geëxperimenteerd wordt.

Om onderzoek te kunnen doen naar hoe patiënten hun organoïden zien, heeft Bredenoord een beurs gekregen van ZonMw. "We hebben interviews afgenomen met patiënten die lijden aan Cystic Fibrosis (taaislijmziekte) om te vragen wat zij ethische aandachtspunten vinden bij het opslaan van organoïden in biobanken en het gebruik van organoïden voor precisiemedicatie. Daarnaast doen we nu een studie samen met patiënten met stofwisselingsziekten om te vragen wat voor informatie zij nodig zouden hebben om te bepalen of ze mee willen werken aan de transplantatie van organoïden."

Als we wel embryo's mogen maken en wegdoen voor onvruchtbaarheid, waarom dan niet voor onderzoek naar zeer ernstige ziekten?

Als je stamcellen van patiënten gebruikt om een in vitro-orgaan te maken, ben je niet van de ethische problemen af. Hoe mensen het vinden dat hun gekweekte organen worden gebruikt voor toxicologische tests – en hoe ethici denken over een potentiële 'cerebroïde in a dish' – is een totaal nieuw filosofisch en ethisch vraagstuk.

Over ethische vraagstukken gesproken: daar zijn er meer van, ondanks dat andere ethische problemen door organoïden verdwijnen. Dankzij organoïden zouden dierproeven bijvoorbeeld afnemen. Maar, zegt Bredenoord: "Je werkt dan wel in plaats daarvan met menselijk materiaal. Daar kleven weer allemaal andere ethische en juridische vraagstukken aan. Organoïden zijn dus niet een simpel, moreel neutraal alternatief."

Ook als er geen embryo's te pas komen aan het organoïdenonderzoek, zou de ethische en juridische discussie niet ineens klaar zijn. "Het organoïdenmodel kan ethische discussies in alle fasen van biomedisch onderzoek beïnvloeden. Daarom kregen we ook 7000 woorden van Science, om de nuance en de vraagstukken rondom het gebruik van organoïden in kaart te brengen."

De commissie Inquiry into Human Fertilisation and Embryology (1982-84) leidde in 1990 tot de Human Fertilisation and Embryology Act. Deze commissie, onder leiding van de filosoof Mary Warnock, werd opgericht na het ontstaan van IVF-behandelingen, om te bepalen waar de grens moest worden getrokken bij het in leven houden van embryo's in het lab. In deze wet is opgenomen dat embryo's niet mogen worden gebruikt voor wetenschappelijk onderzoek na een termijn van 14 dagen, de zogenaamde primitive streak. Ook de Nederlandse embryowet houdt deze 14 dagen-grens aan.

Dat komt omdat embryo's zich voor die twee weken nog kunnen afsplitsen in een tweeling, het zogenaamde 'twinning'. Bredenoord: "Na 14 dagen is er sprake van uniciteit, want is er geen tweedeling meer mogelijk. Maar men had natuurlijk ook een andere grens kunnen kiezen." Deze kwestie is door de organoïden weer relevant geworden, omdat die langer dan 14 dagen in leven kunnen blijven.

"Er zijn projecten afgebroken, omdat ze in de buurt kwamen van die 14 dagen-grens. Eerder was die grens geen probleem, omdat embryo's in vitro na vijf of zes dagen al ophielden met delen. "Dat betekent dat er opnieuw moet worden gekeken naar de ethische argumenten die ten grondslag lagen aan die 14-dagen grens."

Over de problemen die deze nieuwe evaluatie van de embryowet kan opleveren, met name bij de christelijke partijen, doet Bredenoord telefonisch geen uitspraken. "Eerst maar eens een goed medisch-ethisch onderzoek."

In het artikel worden wel de meest gebruikelijke visies op de morele en juridische status van embryo's behandeld, beginnend bij de orthodox-christelijke opvatting. Deze opvatting, dat het menselijk embryo volledige bescherming verdient vanaf het moment van conceptie, wordt niet aangehouden door alle religies. Volgens het islamitische en joodse geloof heeft een embryo in verschillende stadia ook verschillende morele rechten. In een vroeg stadium zou er dus ethisch verantwoord onderzoek gedaan kunnen worden met embryo's.

Ethisch is er nog wel een probleem met de manier waarop onderzoek met embryo's wordt toegestaan. Er mogen namelijk geen embryo's worden gemaakt die alleen voor onderzoek bedoeld zijn, maar er mag alleen geëxperimenteerd worden met embryo's die zijn overgebleven na een IVF-behandeling. Er worden wel embryo's gemaakt voor IVF-behandelingen – veel meer embryo's dan er uiteindelijk gebruikt worden om een zwangerschap tot stand te brengen. "Expliciet accepteren we daarmee dus dat embryo's een relatief lage morele status hebben. Als we wel embryo's mogen maken en wegdoen voor onvruchtbaarheid, waarom dan niet voor onderzoek naar zeer ernstige ziekten?" Onvruchtbaarheid heeft als het ware 'voorrang' op onderzoek naar dodelijke ziektes.

Degenen die zich vooral zorgen maken om dierproeven en in organoïden de vervanging van medische tests op muizen en primaten zien, moeten nog even wachten met feestvieren. Het artikel behandelt problemen die eerst moeten worden opgelost voordat organoïden een serieus alternatief kunnen vormen voor dierproeven en tests met mensen.

Bredenoord et al. roept wetenschappers daarom op tot verantwoordelijk gedrag. Om de verwachtingen van mensen te temperen, zouden "wetenschappers geen grote claims moeten maken over de mogelijkheden van organoïden zonder eerst hun onderzoek te herhalen."

Op de langere termijn zouden organoïden de kloof kunnen overbruggen die nu nog bestaat tussen het ontwikkelen van experimentele medicijnen en het testen ervan met mensen. Het artikel sluit af met de voorspelling dat organoïden vooral een aanvulling zullen zijn op zowel dierproeven als in vitro onderzoek.

De kans is echter 'erg klein' dat organoïden in staat zijn om dierproeven en tests met mensen volledig te vervangen. Het blijft voor veel onderzoek belangrijk om te kijken hoe organen zich verhouden en functioneren binnen een levend lichaam. "Om Aristoteles te parafraseren: het lichaam is groter en complexer dan de som van zijn delen."