Van blauwe golven tot kunstnier

Jasia King (MERLN Institute/Universiteit Maastricht) werkt aan een kunstnier met levende niercellen erin. Ze onderzoekt met computersimulaties hoe je de niercellen goed laat werken.

Gele, groene en oranje golven rollen door een zee van blauw over het computerscherm. Het doet denken aan de golven bij het strand van Santa Lucia, het Caraïbische eiland waar Jasia King opgroeide. ‘Mooi hè?’, lacht Jasia, ingenieur bij het MERLN Instituut in Maastricht. ‘Dit is mijn computersimulatie van een kunstnier met daarin levende niercellen die bloed filteren. De kleurtjes zijn afvalstoffen die zich door de nier bewegen.'

Biologische kunstnier

'Ik onderzoek hoe die niercellen werken. Ze kunnen namelijk iets bijzonders. Met dialyse verwijder je alleen lichte afvalstoffen. De zwaardere afvalstoffen blijven achter in het bloed van een patiënt en veroorzaken op termijn vaak veel schade aan hart en bloedvaten, zenuwen en de nieren zelf.

De niercellen in een biologische kunstnier kunnen deze schadelijke, zware afvalstoffen wel verwijderen. Dat maakt veel verschil voor het dagelijks leven van een patiënt.

In de toekomst zou je zo’n biologische kunstnier kunnen koppelen aan een dialyseapparaat, verwerken tot een draagbare kunstnier of zelfs implanteren bij een patiënt. Maar voor we deze bio-artificiële nier kunnen uitproberen bij patiënten, moeten we nog veel uitzoeken.'

Wiskundig model

'In de biologische kunstnier stroomt het bloed door holle, met niercellen beklede buisjes van kunststof. Die niercellen zitten vol met tientallen soorten transport-eiwitten of ‘transporters’. Elke transporter vist actief afvalstoffen uit het langs stromende bloed. Maar hoeveel transporters heb je nodig? Hoe werken de transporters samen? Welke omstandigheden hebben ze nodig om goed te werken? En alleen al de snelheid waarmee het bloed door de kunstnier stroomt, kan veel invloed hebben op hoe goed de kunstnier afvalstoffen uit het bloed haalt.

De werking van transporters heb ik omgezet in een wiskundig model. Zo kan ik duizenden scenario's doorrekenen. Daaruit haal ik de scenario's waarbij de kunstnier het best lijkt te werken. Die scenario’s kunnen biologen dan uitproberen met echte niercellen. Zo worden hun experimenten efficiënter. Ik werk nauw samen met de onderzoeksgroep van Roos Masereeuw van de Universiteit Utrecht. Ik krijg de resultaten van hun experimenten met echte niercellen en die verwerk ik in mijn model.'

Voor elke nierziekte een ander model

'Mijn eerste model bestaat uit een transporter (OAT-1) en een afvalstof (indoxylsulfaat). Nu wil ik het model uitbreiden tot een web van afvalstoffen en transporters. Tot we uiteindelijk een virtuele nier kunnen maken, met voor elke nierziekte een ander model. Daarna willen we zelfs een virtuele nierpatiënt maken, waarin we de werking van meerdere organen nabootsen.

Ik geniet van het maken van modellen. Het is ‘backstage’ wetenschappelijk werk, voor patiënten onzichtbaar. Maar voor mij is het de mooiste manier om patiënten te helpen.’  

Volgende update

Nierpatiënt Hans Tenniglo vertelt onder andere over moonshots. Wat die moonshots inhouden? Dat leest u de volgende keer.   

Tekst: Berber Rouwé

Deze column verscheen eerder in Wisselwerking, magazine voor en door nierpatiënten.