PDF Basket
In ons dagelijks leven komen we hormoonverstorende chemische stoffen (EDC's) tegen, zoals bisfenol-A, stoffen die oestrogenen nabootsen en brandvertragers. Blootstelling aan deze chemische stoffen wordt in verband gebracht met gezondheidseffecten zoals onvruchtbaarheid, obesitas en kanker.
In het verleden hebben onderzoekers de mogelijke effecten van hormoonontregelaars onderzocht met 2D-celculturen en diermodellen. Maar de eerste is niet nauwkeurig genoeg, terwijl de laatste uiteindelijk is in de hele EU uitgefaseerd als onderdeel van het streven van de Commissie naar dierenwelzijn.
Het SCREENED-project biedt één oplossing voor beide problemen. Gecoördineerd door Lorenzo Moroni, directeur van het MERLN Institute for Technology-Inspired Regenerative Medicine in Nederland, ontwikkelde het projectteam innovatieve 3D-celtests die een menselijke schildklier modelleren.
Orgaan op een chip
Het project was erop gericht om de beperkingen van traditionele 2D-celculturen en diermodellen te ondervangen, met name wat betreft gevoeligheid en specificiteit. Moroni legt uit: “De meeste tests om EDC-effecten op de schildklier vast te stellen nog steeds gebaseerd zijn op 2D-celkweekmodellen”. Hierbij worden vaak cellijnen van zieke oorsprong gebruikt, omdat deze een model bieden dat sterk lijkt op de pathologische status van de schildklier. Volgens Moroni “bieden ze echter ook een beperkte specificiteit en gevoeligheid als ze gebruikt worden voor EDC-tests.”
Het SCREENED-team heeft deze beperkingen aangepakt door drie verschillende 3D-schildkliermodellen te ontwikkelen. Het eerste model, ontwikkeld door het team van Sabine Costagliola aan de Vrije Universiteit Brussel in België, maakt gebruik van miniatuur, vereenvoudigde schildklieren, organoïden genoemd, afgeleid van menselijke stamcellen. Deze repliceren de productiefunctie van schildklierhormonen van natuurlijke schildklieren. “We waren in staat om voor het eerst een van menselijke stamcellen afgeleid schildklierfollikelmodel te creëren,” vertelt Moroni. Deze organoïden worden ondergebracht in een microfluïdisch celkweekapparaat, waardoor een 'orgaan-op-een-chip'-model ontstaat dat de natuurlijke omgeving van schildkliercellen nabootst.
Het tweede model, ontwikkeld door de Universiteit van Parma in Italië, maakt gebruik van speciaal geprepareerde weefselframes die de natuurlijke samenstelling van de schildklier zo dicht mogelijk benaderen, wat zorgt voor een verbeterde structuur en functie. Het laatste model bestaat uit 3D-geprinte structuren die de vorm en lay-out van de schildklier nabootsen, inclusief een netwerk van bloedvaten om de schildklier te ondersteunen. Deze modellen zijn ondergebracht in een modulaire microbioreactor die is uitgerust met innovatieve sensortechnologie om de celkweekomstandigheden nauwkeurig te reguleren.
Inzicht in EDC's
De innovatieve benaderingen van SCREENED zijn evenmin beperkt tot deze complexe 3D-structuren. Het project heeft ook geresulteerd in een nieuw en beter inzicht in de biologische markers van EDC's, waardoor duidelijk wordt hoe deze chemische stoffen de schildklierfunctie beïnvloeden. “Onze innovatie steunt op meerdere pijlers,” voegt Moroni toe. “Deze cellulaire nieuwe modellen werden gekweekt in een 3D-chip of in een bio-geprinte constructie, beide met een hogere gevoeligheid voor gescreende EDC's.”
De potentiële impact van het onderzoek van SCREENED is groot. Door testbanken van hoge kwaliteit te leveren, zou het project de detectie van chemische stoffen met hormoonontregelende effecten in veel vroegere stadia van blootstelling mogelijk kunnen maken dan voorheen. “De hogere specificiteit en gevoeligheid voor EDC's die we hebben aangetoond, zou een hoogwaardige testomgeving kunnen bieden om te screenen op vermeende effecten van EDC's bij lagere doses,” zegt Moroni.
Bovendien zou de toepassing van deze geavanceerde 3D-tests de afhankelijkheid van dierproeven kunnen verminderen, wat aansluit bij ethische overwegingen en regelgevende trends in de richting van meer humane onderzoeksmethoden. Deze benadering helpt ons inzicht te krijgen in hoe blootstelling aan bepaalde stoffen kan leiden tot negatieve effecten op de ontwikkeling en werking van de schildklier. Door geavanceerde technieken te gebruiken om eiwitten en genen te bestuderen, samen met computermodellen, kunnen wetenschappers de stappen van de eerste blootstelling tot de uiteindelijke gevolgen voor de gezondheid traceren. Deze methode ondersteunt het idee om het hele proces in kaart te brengen om schadelijke uitkomsten beter te kunnen voorspellen en voorkomen.
Vooruitkijkend hebben Moroni en zijn team plannen om hun onderzoek voort te zetten. Ondanks het feit dat het SCREENED-team nog niet verzekerd is van verdere financiering, blijft het optimistisch over toekomstige mogelijkheden om hun baanbrekende werk voort te zetten.