Organoïden: 3D-gekweekte mini-tumoren

Organoïde met copyrighttekst

Revolutionaire kweektechniek voor onderzoek en behandeling van kanker

Een tumor is een complex geheel van kankercellen en omliggend weefsel. Tot voor kort was deze driedimensionale structuur niet goed na te bootsen om te onderzoeken in het laboratorium. In 2009 bracht een Nederlandse vinding daar verandering in. In dat jaar lukte het onderzoekers uit Utrecht om een klein darmpje te kweken uit menselijke stamcellen en buiten het lichaam in leven te houden. De eerste organoïde was geboren. 

Een organoïde is een driedimensionaal mini-orgaan van nog geen millimeter groot. Ze worden gekweekt uit stamcellen of voorlopercellen (onrijpe cellen die zich nog moeten ontwikkelen). Dat gebeurt in een bakje of flesje gevuld met een gel vol voedingsstoffen en groeifactoren. Ondanks hun geringe omvang zijn organoïden zelfregulerend en hebben ze dezelfde structuur en functie van het oorspronkelijke orgaan. Dat maakt ze tot waardevolle en representatieve modellen voor onderzoek.

Deze nieuwe technologie ontketende ook een revolutie binnen het kankeronderzoek. De stap van mini-orgaan naar mini-tumor werd snel gemaakt. Sindsdien is het mogelijk om uit tumorweefsel van kankerpatiënten nieuwe, identieke tumoren te kweken. Ook deze heten organoïden, al zijn het in feite geen mini-organen. Minder verwarrende termen zijn tumor-organoïden, tumoroïden of patiënt-afgeleide organoïden, een vertaling van het internationale 'patient-derived organoids’ (PDOs).

Wat kun je met organoïden?

Organoïden bieden tal van mogelijkheden. Je kunt er bijvoorbeeld de werking van gezonde organen mee bestuderen, maar ook onderzoeken wat er mis gaat bij ziektes. Een organoïde van een ziek orgaan bevat namelijk dezelfde ziektekenmerken en (DNA-)fouten.

Met organoïden kun je ook de werkzaamheid van medicijnen testen of juist het effect van infecties met virussen of bacteriën in kaart brengen. Het is zelfs al gelukt om werkende gifklieren van slangen te kweken voor de ontwikkeling van tegengif.

Nog een stap verder is reparatie of transplantatie van organen met behulp van organoïden. Dat is nu nog toekomstmuziek, maar er zijn al veelbelovende stappen gemaakt. Een mooi bijkomend voordeel van organoïden is dat ze een goed alternatief kunnen zijn voor proefdieren.

Binnen de oncologie worden organoïden met name gebruikt voor:

  • Bestudering van de biologie van kanker. Hoe ontstaan, groeien en gedragen tumoren zich? Wat bepaalt hun kwaadaardigheid?
  • De ontwikkeling van nieuwe behandelingen. Hoe zijn kankercellen effectief te remmen of te doden?
  • Behandeling op maat: welk medicijn werkt het best? Hiervoor kweekt men tumorweefsel van de patiënt op tot een hele serie organoïden. Door deze bloot te stellen aan medicijnen is te bepalen hoe goed die werken. Zo kan iedere patiënt de beste behandeling krijgen. Eventueel kan met organoïden van gezond weefsel onderzocht worden of de behandeling niet te schadelijk is voor het lichaam.

Nieuwe uitdagingen

Ondanks het succes van organoïden zijn er nog diverse uitdagingen. Van sommige organen en tumoren blijft het lastig organoïden maken. Het kweken, testen en analyseren is bovendien een tijdrovend proces. Nieuwe technologie is nodig om te kunnen opschalen en versnellen.

Een andere beperking is dat organoïden nog steeds een vereenvoudigde versie van de werkelijkheid zijn. Daarom probeert men ze steeds natuurgetrouwer na te bootsen. Bijvoorbeeld door een realistische omgeving te creëren van steunweefsel, bloedvaten, zenuwen en afweercellen.

Ook moet voor veel organoïden nog in kaart worden gebracht hoe nauwkeurig ze kunnen voorspellen bij welk medicijn de patiënt het meest gebaat is. Voor dit soort innovaties is veel onderzoek en geld nodig. 

KWF al vanaf de wieg betrokken

Aan de ontwikkeling en toepassing van organoïden is ontzettend veel onderzoek voorafgegaan. KWF draagt daar al jarenlang aan bij. Van het prille onderzoek naar stamcellen in de darm tot de ontwikkeling van tumor-organoïden en de behandeling op maat van patiënten.

Een greep uit ons onderzoek op dit gebied:

LOPEND ONDERZOEK

  • Projectcode: 12345
    Titel: Ontrafelen van de rol van verstoorde signalering via E-cadherine in het ontstaan en de progressie van diffuus-type maagkanker
    Projectleider: Dr. Martijn Gloerich
    Instituut: UMC Utrecht
    Projectbudget: € 653.075,00

    Lees meer over dit onderzoek
     

  • Projectcode: 12143
    Titel: PEAK1: een nieuw doelwit in de strijd tegen darmkanker
    Projectleider: prof. Arnoud Sonnenberg
    Instituut: Antoni van Leeuwenhoek / Nederlands Kanker Instituut
    Projectbudget: € 580.527,50

    Lees meer over dit onderzoek
     

  • Projectcode: 12090
    Titel: Ontrafelen van mutatie patronen met voorspellende waarde voor genetische predispositie en behandeling van kanker
    Projectleider: dr. Roland Kuiper
    Instituut: ​Prinses Maxima Centrum
    Financiering KWF: € 732,626,-

    Lees meer over dit onderzoek
     

  • Projectcode: 11491
    Titel: Mechanistisch inzicht in de rol van celcompetitie in leveruitzaaiingen van dikkedarmkanker
    Projectleider: dr. Saskia Suijkerbuijk
    Instituut: Antoni van Leeuwenhoek / Nederlands Kanker Instituut
    Projectbudget: € 659.450,-

    Lees meer over dit onderzoek
     

  • Projectcode: 11082
    Titel: De rol van Wnt signalering bij het ontstaan en de behandeling van borstkanker
    Projectleider: prof. Renee van Amerongen
    Instituut: Amsterdam UMC - locatie AMC
    Projectbudget: € 517.035,-

    Lees meer over dit onderzoek
     

AFGEROND ONDERZOEK

  • Projectcode: 11698
    Titel: Glioblastoomorganoïden als patiëntmodel voor het bestuderen van tumorheterogeniteit en ontdekken van biomarkers en behandeling-resistentie
    Projectleider: prof. dr. Marc Vooijs
    Instituut: Maastricht UMC+
    Projectbudget: € 155.012,-

    Lees meer over dit onderzoek
     

  • Projectcode: 10218
    Titel: Het bestuderen van slecht prognose pediatrische niertumoren in patiëntspecifieke nierorganoïden
    Projectleider: dr. Jarno Drost
    Instituut: Prinses Máxima Centrum voor kinderoncologie
    Projectbudget: € 517.654,-

    Lees meer over dit onderzoek

  • Projectcode: 7732
    Titel: Tumor organoids: feasibility to predict sensitivity to treatment in cancer patients (TUMOROID trial)
    Projectleider: prof. Emile Voest
    Instituut: Antoni van Leeuwenhoek / Nederlands Kanker Instituut
    Projectbudget: € 505.770,-

    Dit betreft een onderzoek naar het voorspellen van de werking van chemotherapie m.b.v. darm-organoïden. Lees meer over de resultaten.
     

  • Projectcode: 6573
    Titel: Tumor organoids: a new pre-clinical model for drug sensitivity analysis
    Projectleider: prof. Hans Clevers en prof. Hans Bos
    Instituut: Hubrecht Instituut en UMC Utrecht
    Projectbudget: € 6.000.000,-

    Dit betreft het onderzoek van het Stand Up 2 Cancer Dream Team. Lees meer over de resultaten. 
     

  • Projectcode: 3956
    Titel: Stem cells in intestinal epithelium and colon cancer
    Projectleider: prof. Hans Clevers
    Instituut: Hubrecht Institute
    Projectbudget: € 1.945.200,- 

    Dit betreft het onderzoek waarvoor prof. Clevers de KWO-prijs ontving. Lees meer over de resultaten.