Baanbrekende onderzoeksmethodes naar hartgezondheid
Het Leidse biotechbedrijf Ncardia werkt samen met het Leids Universitair Medisch Centrum (LUMC). Onderzoekers ontwikkelen gezamenlijk een nieuw platform voor de geautomatiseerde productie van 3D-hartmicroweefsels, waarmee snel en betrouwbaar kan worden getest hoe geneesmiddelen het hart beïnvloeden. Deze innovatieve aanpak ondersteunt zowel de ontwikkeling van nieuwe geneesmiddelen als het testen van de veiligheid voor het hart.
Aangeboren hartritmestoornissen, zeldzame erfelijke aandoeningen die het elektrische systeem van het hart aantasten, leiden tot levensbedreigende ritmestoornissen of plotselinge hartdood. Terwijl deze aandoeningen wereldwijd bij ongeveer 1 op de 2000 mensen voorkomen, blijven de behandelingsmogelijkheden beperkt.
Vooruitgang in hartmodellen
Over de jaren is de complexiteit van hartmodellen aanzienlijk toegenomen. Onderzoekers kunnen 3D-microweefselstructuren van het hart creëren met meerdere soorten hartcellen. Pluripotente stamcellen hebben onderscheidende eigenschappen waarmee ze zichzelf onbeperkt kunnen vernieuwen en differentiëren tot bijna elk weefseltype. Richard Davis, groepsleider bij het LUMC en associatie-investigator bij reNEW Leiden, legt uit dat ze deze cellen gebruiken “om hartcellen te genereren waarmee we hartritmestoornissen kunnen bestuderen en nieuwe behandelingen kunnen ontwikkelen in een model dat relevant is voor de mens.” Wetenschappers onderzoeken hoe medicijnen het hartritme beïnvloeden door het klopgedrag van microweefsels nauwkeurig te meten met fluorescerende kleurstoffen die reageren op calciumsignalen of elektrische activiteit. Onderzoek toont aan dat voorspellingen op basis van 3D-microweefsels nauwkeuriger zijn dan die van eerdere 3D-hartmodellen.
Schaalbare productie en medicijnscreening
Met automatisering en machine learning hebben de onderzoekers van het LUMC en Ncardia de productie en analyse van deze microweefsels gestandaardiseerd, waardoor grootschalige medicijntests mogelijk zijn. Shushant Jain, directeur bij Ncardia, zegt: “Deze samenwerking stelt ons in staat de kloof tussen academische innovatie en industriële toepassing te overbruggen, waardoor snellere en meer voorspellende cardiale veiligheidstests en therapeutische ontdekkingen mogelijk worden.” Het platform werd gebruikt om meer dan 2000 door de FDA goedgekeurde geneesmiddelen te screenen in een model van CPVT1, een ernstige erfelijke hartritmestoornis. Met deze grootschalige screening identificeerden ze rond de 100 verbindingen die mogelijk abnormale hartritmes kunnen corrigeren, en die nu verder worden onderzocht.
Brede toepassingen voor toekomstige therapieën
Dit nieuwe platform biedt veel ongekende mogelijkheden op het gebied van cardiovasculaire behandelingen, waaronder het beoordelen van de veiligheid van nieuwe geneesmiddelen en het onderzoeken van de mogelijke schadelijke effecten van chemische stoffen op menselijk hartweefsel. Bovendien kunnen gepersonaliseerde hartmicroweefsels van individuele patiënten worden gecreëerd, wat de weg vrijmaakt voor behandelingen op maat voor mensen die niet reageren op standaardtherapieën.
