211service.com
Massaproducerende gemanipuleerde orgels
De biokunstnier is een van de meest veelbelovende voorbeelden tot nu toe van een biotechnologisch medisch hulpmiddel. Het innovatieve, externe apparaat voert bloed door een patroon van menselijke niercellen. In vroege klinische onderzoeken werd aangetoond dat het de overleving van de patiënt één maand na de behandeling beter verbeterde dan alleen dialyse. Maar wetenschappers staan nu voor een uitdaging die net zo groot kan zijn als het ontwerpen van het apparaat zelf: van een succesvolle academische uitvinding een medisch apparaat in massaproductie maken.De vraag is: hoe verander je 100 gedoneerde nieren in 100.000 apparaten? zegt David Humes , een internist aan de Universiteit van Michigan, in Ann Arbor, en maker van het apparaat. Je moet de cellen isoleren, ze uitbreiden en ervoor zorgen dat ze tijdens het proces geen kracht hebben verloren.
In tegenstelling tot medicijnen met kleine moleculen of mechanische apparaten zoals pacemakers, gedragen cellen zich op onvoorspelbare manieren. Dat maakt het moeilijk om betrouwbare methoden te ontwikkelen om grote hoeveelheden van een bepaald type cel te kweken. Experts zeggen dat dit probleem een ernstige hindernis blijkt te zijn voor de ontwikkeling van op cellen gebaseerde behandelingen. Ondanks de enorme vraag naar vervangende organen, zijn maar weinig bedrijven erin geslaagd om weefselmanipulatietherapieën voor de markt te produceren. En het probleem zal waarschijnlijk toenemen naarmate meer bedrijven proberen deze therapieën te commercialiseren.
In de Verenigde Staten hebben 400.000 mensen chronische nierproblemen die wekelijkse dialyse vereisen, en 120.000 lijden aan acuut nierfalen, waarbij de nierfunctie wordt uitgeschakeld door toxines of infectie. Dialyse verlengt het leven van deze patiënten, maar het is geen remedie: de levensverwachting voor de meeste patiënten is slechts vijf jaar.
Traditionele dialyse filtert en verwijdert metabolische afvalstoffen uit het bloed en geeft vervolgens gereinigd bloed terug aan de patiënt. De kunstmatige nier van Humes, ook wel bekend als een nierhulpmiddel, voegt een extra stap toe aan dit proces, door bloed en filtraat door een patroon van menselijke niercellen te laten gaan. Humes theoretiseert dat deze cellen enkele van de niet-reinigende functies van de nieren vervullen, zoals het reguleren van ontstekingen en metabolische processen, door cruciale chemicaliën in het bloed af te scheiden.
Om biokunstmatige nieren te maken, kweken wetenschappers cellen die zijn geoogst van donornieren die niet geschikt zijn voor transplantatie en brengen ze vervolgens in een speciaal ontwikkelde filterbuis. Omdat het eindproduct levende cellen bevat, wordt het behandeld als een orgaan voor transplantatie en in een temperatuurgecontroleerde behuizing per helikopter naar het ontvangende ziekenhuis gevlogen. Humes richtte een bedrijf op, nu bekend als RenaMed , om het apparaat op de markt te brengen, dat nog niet is goedgekeurd door de Food and Drug Administration.
Vroege klinische proeven van het apparaat tonen aan dat het de gezondheid van patiënten met acuut nierfalen drastisch kan verbeteren. Volgens de resultaten van een vorig jaar vrijgegeven proef, vertoonden patiënten die met het apparaat werden behandeld een 70 procent verbeterde overlevingskans 28 dagen na de behandeling. (Wetenschappers van RenaMed analyseren momenteel tussentijdse resultaten van een volgende proef.)
De apparaten die in deze onderzoeken werden gebruikt, zijn echter gemaakt met een productieproces dat alleen geschikt is voor het kweken van kleine batches cellen. Om de grotere klinische onderzoeken uit te voeren die nodig zijn voor goedkeuring door de FDA en om behoeftige patiënten te leveren als het apparaat is goedgekeurd, moet RenaMed een manier vinden om het apparaat op een veel grotere schaal te maken en te leveren.
Bij het kweken van cellen voor therapieën moeten wetenschappers een robuust protocol opstellen dat op betrouwbare wijze de doelcel produceert, evenals kwaliteitscontrolemaatregelen om het proces op schema te houden. Mensen in academische laboratoria ontwikkelen technieken op basis van hun eigen groene duimen op de bank, zegt Michael Lysaght , een weefselingenieur aan de Brown University, in Providence, RI. Maar er is een totaal andere cultuur als het gaat om het produceren van dingen voor de FDA. Elke stap moet worden begrepen en buitengewoon goed gedocumenteerd en door iedereen kunnen worden gedaan. Bovendien, zegt hij, zijn de door de FDA vereiste veiligheids- en reproduceerbaarheidstests veel strenger dan die nodig zijn voor klinische proefproeven.
Zowel Humes als Lysaght vergelijken het probleem met dat van twintig jaar geleden door onderzoekers die werkten met recombinante eiwitten, zoals humane insuline. Wetenschappers konden de eiwitten met succes in het laboratorium maken, maar het duurde enkele jaren om erachter te komen hoe dat proces op te schalen voor breed medisch gebruik. Lysaght zegt dat hij er zeker van is dat hetzelfde zal gelden voor tissue-engineered producten zodra mensen de omvang van het probleem inzien.
Als RenaMed de hindernis kan nemen, kan het mogelijk de weg banen voor andere biotechnologische apparaten. Als er ooit een blond kind was in tissue engineering, dan was het dit apparaat, zegt Lysaght. Iedereen hoopt dat het een groot succes wordt.