TPI Labtour: tastbare en zichtbare proefdiervrije innovaties in Leiden
Op 25 september organiseerden we samen met het Leiden Universitair Medisch Centrum (LUMC) de eerste TPI Labtour. Een gemêleerd gezelschap bezocht twee laboratoria waar proefdiervrije onderzoeksmodellen worden ontwikkeld en er was gelegenheid om het proefdierencentrum te bezoeken. Met deze Labtours wil TPI de ontwikkeling van proefdiervrije innovaties inzichtelijk en tastbaar maken en ontmoetingen creëren met de onderzoekers die de transitie elke dag een stapje dichterbij brengen.
Verschillende achtergronden, dezelfde interesse
Op woensdagochtend verzamelen de deelnemers zich in het Onderzoeksgebouw van het LUMC en worden zij ontvangen door Tineke Coenen, directeur van het Proefdierencentrum. Zij organiseert de Labtour Leiden samen met TPI. De deelnemers komen uit diverse sectoren: wetenschap, ngo’s, onderzoeksfinanciers en donateurs van Proefdiervrij. Ze delen dezelfde interesse: onderzoeksmodellen zonder dierproeven en de transitie naar proefdiervrije innovaties. Bij de één is de drijfveer dierenwelzijn, bij de ander beter onderzoek of een combinatie daarvan. Na een introductie door Tineke, worden we in drie groepen verdeeld en bezoeken we roulerend de labs van Abdoel El Ghalbzouri, Ronald Buijsen en met Tineke Coenen het Proefdierencentrum.
Huidmodellen voor onderzoek naar huidkanker, brandwonden en veroudering
Dr. Abdoel El Ghalbzouri, senior-onderzoeker aan het LUMC en gespecialiseerd in onder andere huidkanker en 3D-huidmodellen, ontvangt ons in zijn lab. Daar werkt hij samen met PhD-studenten Jolien Wichers Schreur en Alesha Louis aan 3D-modellen. Het 3D-huidmodel is een kunstmatige huid gemaakt van humane cellen uit verschillende huidtypen en is opgebouwd in meerdere lagen. De menselijke huid kunnen we indelen in drie lagen op basis van locatie en gespecialiseerde cellen: de bovenste huidlaag is de epidermis (de opperhuid), daaronder ligt de dermis (de lederhuid) en de onderste laag is de subcutis (bindweefsellaag). De humane cellen waarmee de onderzoekers werken zijn afkomstig van medisch restmateriaal en worden geïsoleerd en bewerkt om daarna samengevoegd te worden tot een 3D-huidmodel.
Met behulp van microscopen en beeldschermen krijgen we een gedetailleerd beeld hoe de 3D-huidmodellen eruit zien en wat de mogelijkheden zijn. We kunnen deze modellen ook met het blote oog bekijken. Ze worden gekweekt in platen met daarin kleine welletjes. De verschillende soorten 3D-huidmodellen kunnen gebruikt worden om bijvoorbeeld onderzoek te doen naar de veiligheid van stoffen, het opnemen van geneesmiddelen door de huid, wondgenezing, infecties (zoals in brandwonden), eczeem, psoriasis en het bestuderen van de samenstelling van het huid-microbioom (samenstelling van micro-organismen). Ook zetten artsen huidmodellen in bij het behandelen van patiënten met brandwonden, waardoor hun kans op herstel aanzienlijk toeneemt.
Voor een beter begrip van huidkanker, zoals plaveiselcelcarcinoom en melanoom, optimaliseren Abdoel en zijn team deze modellen verder. Hierdoor kunnen ze onderzoeken welk geneesmiddel of welke behandeling het meest effectief is en in welke vorm – crème, pil of injectie – deze het beste kan worden toegediend. Het team van Abdoel heeft ook samenwerkingen met industriële partijen die onder andere middelen tegen gevolgen van huidveroudering ontwikkelen en testen. Abdoel en Alesha staan voor de uitdaging om 3D-huidmodellen te maken die verouderde huid nabootsen. Een van die 3D-huidmodellen is gericht op bijvoorbeeld pigmentatie. Het is belangrijk dat zo veel mogelijk huidtypen en -kleuren meegenomen kunnen worden in het onderzoek. De samenwerking met deze industriële partijen is van groot belang voor de optimalisatie van de 3D-huidmodellen onder andere vanwege de commerciële investeringen in deze innovaties. Maar ook omdat de resultaten van de ontwikkelde middelen uit klinische studies teruggekoppeld worden naar het laboratorium. Daardoor is verdere verbetering van de 3D-huidmodellen mogelijk.
Van groot naar klein: hersencellen van simpel 2D tot complex 3D
Het lab van dr. Ronald Buijsen, senior-onderzoeker en gespecialieerd in humane genetica, RNA-therapie en 3D-hersenmodellen, en zijn PhD-student Bas Voesenek is kleiner dan dat van Abdoel. Het kleine groepje deelnemers past er net in. Ronald en Bas zijn gespecialiseerd in neuro-degeneratieve aandoeningen waarbij cellen in de kleine hersenen afsterven zoals spinocerebellaire ataxie, oftewel SCA en erfelijke vormen van de ziekte van Alzheimer. Ronald haalt de modellen die hij wil laten zien, uit verschillende kasten waarvan de temperatuur optimaal is voor het ontwikkelen en in leven houden van de hersen-organoïden. In het Neuro-D (van neurodegeneratie) lab waar Ronald en Bas werken, ontwikkelen zij 2D- en 3D-modellen met hersencellen. Daarmee kunnen ze onderzoeken hoe de achteruitgang van hersenen door ziekten zoals SCA ontstaat en verloopt. En ze zetten de modellen in om met RNA therapieën te ontwikkelen. Boodschapper-RNA is een handleiding die cellen vertelt hoe ze bepaalde eiwitten moeten maken. Het brengt de informatie van het DNA in de celkern naar de plek in de cel waar die eiwitten worden gebouwd. Deze eiwitten zijn essentieel voor het functioneren van de cellen in ons lichaam. RNA-therapieën kunnen cellen helpen om schadelijke eiwitten af te breken of te veranderen door de onderliggende oorzaak direct aan te pakken, zodat ziektes worden vertraagd, gestopt of zelfs voorkomen.
Het maken van de organoïden start met stamcellen die gemaakt zijn van cellen uit huid, bloed of urine van mensen. Deze generieke stamcellen worden omgezet in specifieke hersencellen. Om vergelijkend onderzoek te kunnen doen, gebruiken Ronald en Bas modellen met en zonder de afwijkingen of mutaties die de degeneratieve hersenziekte mede veroorzaken. Zo kunnen ze onderzoek doen naar het effect van alleen de fout in het DNA. Het in vitro onderzoek combineren de onderzoekers met data van de patiënten. Zo kunnen ze het ziekteverloop beter voorspellen en therapieën ontwikkelen.
Ronald laat uiteenlopende modellen zien: van simpel (enkele cellen) tot complexe 3D-modellen waarvan de cellen onderling communiceren en clusteren. De uitdaging waar Ronald nu aan werkt, is om de organoïden niet in clusters te laten ontwikkelen maar apart zodat ze meer uniform zijn en beter te koppelen aan een chip. Hoe complexer, hoe kleiner het model is dat we kunnen bekijken en vasthouden. We zien dat er al heel veel mogelijk is zonder dierproeven. Maar er zijn ook nog beperkingen en uitdagingen. Zo kan met organoïden nog niet onderzocht worden hoe een medicijn het beste toegediend kan worden en wat de verspreiding en effecten zijn in een compleet organisme zoals een mens of dier. Daar zijn nog steeds proefdieren voor nodig. Ook kunnen deze organoïden nog niet onze zeer complex hersenen nabootsen met de verschillende hersenonderdelen die elk hun eigen functie hebben en onderling samenwerken.
Proefdierencentrum: protocollen, zorgvuldigheid en vermijden van onnodig ongerief
Tineke Coenen, directeur van het ProefDierCentrum (PDC) van het LUMC en voormalig zelfstandig adviseur en dierenwelzijnsfunctionaris, opent met haar pasje de deur voor ons naar het proefdierencentrum. Niet iedereen van het LUMC kan hier naar binnen. De regels en protocollen zijn streng zoals Tineke uitlegt. Onderzoekers werken hier in aparte units waar onder andere gewerkt wordt met ziektekiemen zoals parasieten, bacteriën, en virussen. Er is een aparte unit voor ziektekiemen die levensbedreigende ziekten veroorzaken en waar geen behandelingen voor mogelijk zijn.
Tineke leidt ons rond in onderzoekskamers, een ruimte met bakken met muizen en alle faciliteiten die nodig zijn voor het proefdieronderzoek. Het proefdierencentrum werkt nauw samen met de onderzoekers van research afdelingen, medische specialisten en arts-onderzoekers van het ziekenhuis. De expertise van de mensen bij het proefdierencentrum is essentieel bij het opzetten en uitvoeren van de dierproeven. Er is ook een belangrijke rol voor de dierverzorgers. Zij zien toe dat alle regels en voorschriften met betrekking tot dierenwelzijn en voorkomen van onnodig ongerief nageleefd worden. De onderzoeken die hier gedaan worden zijn heel uiteenlopend: van het ontstaan en de ontwikkeling van ziekten zoals kanker, ontwikkelen en testen van medicijnen en onderzoek naar genetische afwijkingen. Het aantal dierproeven neemt de laatste jaren af, hoewel Tineke voor 2024 een lichte stijging verwacht. Vanaf 2024 is het door Europese afspraken verplicht om het fokken van bepaalde dieren als dierproef te registreren.
Niet alle deelnemers willen het proefdierencentrum bezoeken. Daarom heeft Tineke ook een virtueel bezoek ervan opgenomen in het programma.
De (on)mogelijkheden van proefdiervrije innovaties
Na afloop van de labbezoeken komen we weer bij elkaar voor een afsluitende discussie. Uit de bezoeken aan de labs van Abdoel en Ronald blijkt dat er al veel mogelijk is, de modellen zijn toepasbaar en sommigen ook gevalideerd. Het werk dat Abdoel doet met zowel private als publieke partijen leidt tot zeer uiteenlopende en ambitieuze vraagstellingen. Dat zorgt voor het ontwikkelen van nieuwe en het verbeteren van bestaande modellen. Nog niet alles kan: de modellen hebben nog geen talgklieren of immuunsysteem. Daarom zijn er ook nog steeds diermodellen nodig. Wel is het zo dat deze humane huidmodellen goedkoper zijn dan dierproeven.
Voor hersenonderzoek met humane modellen gaat dat niet op, daar zijn de kosten vergelijkbaar. De uitdagingen bij onderzoek naar hersenen lijken nog groter. Er zijn al veelbelovende stappen gemaakt, zoals 3D-organoïden en organen-op-een-chip. Maar de complexiteit van de hersenen zorgt voor grote uitdagingen. De combinatie van organoïden en data (in vitro en in silico) lijkt een veelbelovende route voor onder andere hersenonderzoek.
Er zijn ook andere routes om de transitie naar proefdiervrije modellen te versnellen. In de discussie komen er verschillende op tafel: stapelen van data en humane modellen, her-analyse van dierproeven, historische data opnieuw gebruiken, systematic reviews, open science en het publiceren van alle onderzoeksresultaten, ook de neutrale en de negatieve waarbij de hypothese van het onderzoek niet wordt bevestigd. Deze resultaten zijn van groot belang, al was het maar om onnodig onderzoek en onnodig gebruik van proefdieren te voorkomen.
Is het mogelijk om het aantal dierproeven naar nul te brengen?
Onderzoek zonder proefdieren is niet alleen een wetenschappelijke uitdaging. Ook de maatschappelijke vraag naar het testen van de veiligheid van steeds weer nieuwe chemische stoffen en medicijnen is van invloed. En er worden ook dierlijke producten gebruikt bij proefdiervrije innovaties, zoals foetal calf serum (FCS) en matrigels. Ook daar zijn onderzoekers, zoals bij het 3Rs Centre in Utrecht, bezig om diervrije alternatieven te ontwikkelen. Het LUMC zet in op verantwoord onderzoek: het juiste model kiezen bij de onderzoeksvraag en als het kan dierproefvrij.
Inspirerend, tastbaar en zichtbaar
De TPI Labtour Leiden heeft tastbaar en zichtbaar gemaakt wat de mogelijkheden zijn van proefdiervrije innovatie voor huid- en hersenonderzoek. Er zijn heel veel antwoorden en tegelijkertijd heel veel nieuwe vragen. De onderzoekers hebben nog veel wensen en er zijn nog steeds proefdieren nodig. Zeker als we aan alle wensen en eisen van de samenleving tegemoet willen komen als het gaat om gezondheid en veiligheid.
We bedanken Tineke Coenen, Abdoel El Ghalbzouri, Ronald Buijsen, Jolien Wichers Schreur, Alesha Louis en Bas Voesenek hartelijk voor het mogelijk maken van deze eerste inspirerende TPI Labtour waarbij we zelf konden kijken wat proefdiervrije innovaties zijn en welke onderzoekers werken aan het versnellen van de transitie naar beter onderzoek zonder (proef)dieren.