Wat krijg je als je stamcellen om elektronische sensors heen laat groeien? Cyborg-organoïden, oftewel cyborganoids.

Om ziektes en de werking van medicijnen te kunnen bestuderen, maken wetenschappers vaak gebruik van celculturen die ze in het laboratorium hebben opgekweekt. Of, spijtig maar waar, ze gebruiken hier proefdieren voor. Maar in beide gevallen kun je de resultaten niet een-op-een vertalen naar de mens.

Versimpelde mini-organen, organoïden genoemd, voldoen stukken beter aan die eis. In de laatste jaren zijn er in het lab dan ook al heel wat miniversies van het brein, de longen, het hart, de nieren et cetera ontwikkeld. Toch kleeft er ook aan deze organoïden weer een nadeel: ze zijn lastig om in detail te bestuderen. Sensors zijn simpelweg te groot om de kleine organen te analyseren zonder ze te beschadigen. Daar rekenen deze cyborg-organoïden mee af.

Lees ook:

• ‘Mini-brein’ stuurt spieren aan
• ‘Mini-brein’ onthult effecten hallucinerende middelen
• Maakt ‘body-on-a-chip’ proefdieren overbodig?

Cyborganoïden

De onderzoekers van de School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) van Harvard hebben een manier gevonden om sensors te integreren in mini-organen. Het team maakte eerst een soort rekbaar gaas waarin zeer dunne elektronische draden zijn verwerkt. Het handige aan dit materiaal is dat het zijn bruikbaarheid niet verliest als het wordt uitgerekt; de stof blijft elektronisch actief.

Vervolgens werden vellen van het ‘nanogaas’ op lagen stamcellen (cellen die zich nog tot elk ander celtype kunnen ontwikkelen) geplaatst. Na verloop van tijd groeiden de cellen uit tot driedimensionale orgaanstructuren, met als resultaat cyborganoïden – organoïden met volledig geïntegreerde sensors.

Close-up van een cyborg-hart-organoïde met daarin verwezen de zeer dunne elektrische draden. © Jia Liu/Harvard SEAS

Hartspiercellen

Deze stamcellen wisten de onderzoekers te laten veranderen in hartspiercellen, waarna ze de activiteit van deze zogeheten cardiomyocyten 90 dagen lang konden monitoren – dankzij de geïntegreerde sensors.

Volgens het Amerikaanse team kan de nieuw ontwikkelde technologie worden gebruikt om te bestuderen hoe menselijke cellen zich ontwikkelen en differentiëren (uitgroeien tot andere celtypes) in verschillende weefsels. Ook kan de potentie en ontwikkeling van medicijnen ermee worden geanalyseerd.

Bronnen: Nano Letters, Harvards SEAS, New Atlas

Beeld: Jia Liu/Harvard SEAS

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!