Brain-on-a-chip modellen openen nieuwe mogelijkheden in strijd tegen hersenziektes

Mini-breintjes op een chip – het klinkt misschien gek, maar daarmee kunnen wetenschappers hersenziekten zoals Parkinson en Alzheimer beter begrijpen en nieuwe medicijnen ontwikkelen. 2ndB, een spin-off van de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e), werkt aan brain-on-a-chip modellen. Hun doel is helder: "De slagingskans voor medicijnen aanzienlijk verbeteren", aldus Regina Luttge, oprichter van het bedrijf.  

Door de vergrijzing komen ze steeds vaker voor: neurodegeneratieve ziekten, waarbij zenuwcellen in de loop der tijd versneld afsterven. Onderzoekers schatten dat wereldwijd meer dan 50 miljoen mensen aan deze ziekten lijden. Ze leiden tot een (geleidelijk) verlies van de hersenfunctie en verlagen bovendien vaak de levenskwaliteit. 

Veel ziekten van het menselijk brein blijven onbehandelbaar, deels omdat medicijnen niet goed getest kunnen worden op modellen die de complexe structuur van het brein onvoldoende nabootsen. Dat zit zo: de farmaceutische industrie gebruikt nu vooral platte celmodellen - cellen in een eenvoudige petrischaal - en dieren om medicijnen te testen. “Celmodellen missen echter de complexe structuur van een levend brein, en diermodellen geven vaak resultaten die niet goed genoeg te vertalen zijn naar mensen. Hierdoor mislukken veel medicijnen in de klinische testfase”, legt Luttge uit, die naast oprichter van 2ndB (2019) ook universitair hoofddocent in de sectie Microsystems is aan de TU/e.

Regina Luttge

Hier komen brain-on-a-chip modellen in beeld. Ze lezen de activiteit van op kweek gezette menselijke zenuwcellen uit terwijl ze net zo eenvoudig te gebruiken zijn als een traditioneel celmodel. Luttge: “Voor eenvoudige toxiciteitstesten is een simpele petrischaal vaak voldoende, maar voor de complexe netwerkfuncties van hersenweefsel is een 3D-model (brain organoids) echt van grote waarde.” Een 3D-model bootst de connecties van hersencellen beter na dan een plat 2D-model. Hierdoor kan signaaloverdracht tussen zenuwcellen realistischer worden onderzocht.   

In samenwerking met TU/e ontving het bedrijf recentelijk een NWO-subsidie van €40,000, waarmee de brain-on-a-chip technologie nader kon worden uitgewerkt. Deze financiering legde de basis voor verdere commerciële ontwikkeling.

Innovatie in volle gang bij 2ndB

2ndB werkt hard aan de verdere ontwikkeling van de modellen. CTO Nick Gartsen: “Ons doel is om technologie te ontwikkelen die de signalen uit geavanceerde mini-brein modellen nauwkeurig uitleest en vertaalt. Hiermee willen we de effecten van nieuwe medicijnen tegen neurodegeneratieve ziektes, zoals Parkinson, precies beoordelen, nog voordat ze op mensen worden getest.” 

Nick Gartsen

Samenwerken is key

Samenwerkingen staan centraal in de innovaties van 2ndB. “Om onze brain-on-a-chip technologie te verbeteren, werken we niet alleen samen met brain organoid experts maar met specialisten uit verschillende vakgebieden, zoals chipbouwers,” vertelt Gartsen. “Deze multidisciplinaire aanpak – die ook internationale partners omvat – helpt ons te begrijpen wat nodig is om de beste resultaten te behalen.”

Brain-on-a-chip: een meerwaarde voor farmaceuten

De brain-on-a-chip modellen kunnen grote voordelen opleveren voor de maatschappij. Ze zijn vooral waardevol voor farmaceutische bedrijven en Contract Research Organizations (bedrijven die in opdracht van farmaceutische en biotechnologische bedrijven onderzoek uitvoeren), die medicijnonderzoek efficiënter willen maken. De modellen worden vooral gebruikt in de preklinische fase, waar ze helpen om onderzoeksprocessen te optimaliseren. Dit stelt bedrijven in staat sneller door te groeien naar de volgende fasen van medicijnontwikkeling.

Mijlpalen 

Door de jaren heen heeft de TU/e een aantal belangrijke mijlpalen bereikt. Een daarvan is de ontwikkeling van zogeheten microtunnels: een innovatief systeem dat de signaaloverdracht van een complex brain organoid via zijn axonale uitlopers kan uitlezen. “Samen met verschillende partners is het gelukt de werking van dit concept aan te tonen.  Met TU/e’s ondersteuning, kan er nu via 2ndB verder gebouwd worden, om het concept te valideren en naar de markt te brengen.

Het wemelt van de veelbelovende tech startups in het ALPHA-gebouw op de TU/e Campus

Op de jaarlijkse ALPHA dag presenteerden jonge start-ups gister hun innovaties aan elkaar en de aanwezigen. IO was erbij.

Read More

Een vliegende start dankzij The Gate

Naast wetenschappelijke mijlpalen heeft 2ndB ook veel vooruitgang geboekt op het vlak van ondernemerschap. De samenwerking met The Gate - een platform dat tech-startups in de eerste fase helpt in het opzetten van de business case - was daarbij onmisbaar, vertelt Luttge.

The Gate heeft onder meer in de training van Gartsen veel meerwaarde opgeleverd. “Ik was nog aan het studeren toen ik van start ging bij 2ndB. Maar via The Gate Academy kwam ik in contact met doorgewinterde ondernemers die hun verhaal deelden over pitchen, budgettering en investeringen ophalen. Van adviezen over het optimaliseren en goed begeleiden van een productontwikkelingsproces tot het opstellen van een contract: mede dankzij The Gate hebben we een sterke start kunnen maken”, aldus Gartsen. 

Werk aan de winkel

2ndB heeft ambitieuze plannen voor de komende tijd. Het team richt zich op het succesvol afronden van de NWO Take-off 1 en het aanvragen van een vervolgsubsidie.“Een belangrijk onderdeel hiervan is de kennis om te zetten in werkende prototypes en daarmee het principe van het uitlezen van activiteit van zenuwcellen via de brain-on-a-chip te benutten in de medicijnontwikkeling. Daarnaast neemt de startup deel aan de Proefdiervrije Venture Challenge.

De uitdaging is nu vooral om de overstap te maken van puur wetenschappelijk onderzoek naar praktische toepassing. “Zodat onze technologie uiteindelijk echt van betekenis is voor de mens”, besluit Gartsen.