Achtergrond

‘Minder dierproeven door organ-on-a-chip’

Na 35 jaar onderzoek en meer dan 400 publicaties heeft Albert van den Berg nog steeds niet genoeg van de wetenschap. Sinds 2000 is hij hoogleraar geminiaturiseerde systemen voor (bio)chemische analyse aan de Universiteit Twente.

Van den Berg begon als natuurkundige en heeft zich daarna verder in biologie en scheikunde verdiept door zijn onderzoek naar lab-on-a-chip en organ-on-a-chip. Een lab-on-a-chip is een chip van enkele millimeters tot centimeters groot met een laboratoriumfunctie. Voor dit onderzoek ontving hij de prestigieuze Spinozaprijs en de Simon Stevin Award. Verschillende spin-off bedrijven bouwen erop voort.

Een nieuw vakgebied waar hij nu aan werkt is organ-on-a-chip, waarbij levende menselijke cellen en weefsels op een chip worden gekweekt tot miniatuurorganen. Via kanaaltjes door de chips kan je de groeiende cellen voeden. Het gedrag van de cellen kan worden gemeten met sensoren. Voor dit werk ontving hij vorig jaar samen met het LUMC, UMCG, de TU Delft en het Hubrecht Instituut een Zwaartekrachtsubsidie van bijna € 19 miljoen van wetenschapsfinancier NWO.

Vind je het belangrijk dat wetenschap een toepassing heeft?

‘De belangrijkste taak van ons als academici is om mensen op te leiden. Door onderzoek te doen kan je studenten dingen leren over onderzoek en ze opleiden tot kritische onderzoekers. Daarnaast vind ik het ook belangrijk om de inhoudelijke waarde van onderzoek te laten zien en een impact te maken op de maatschappij.’

Waardoor vind je zoveel praktische toepassingen voor jouw onderzoek?

‘Ik ben ontzettend nieuwsgierig en word geraakt door maatschappelijke uitdagingen. Ik houd ook mijn ogen en oren open voor dit soort problemen. Psychiaters vroegen ons bijvoorbeeld of we een lab-on-a-chip konden maken die het lithiumgehalte in het bloed kon meten. Lithium wordt door mensen met een bipolaire stoornis als medicijn gebruikt. Een te hoge concentratie in het bloed is giftig. Het is dus belangrijk om het continue te meten. Dat hebben we onderzocht en daar is een spin-off uitgekomen.’

‘Maar onderzoek is niet altijd zo lineair. Soms beginnen we met een puur wetenschappelijke vraag die leidt tot een toepassing en soms beginnen we met een maatschappelijk probleem dat leidt tot een wetenschappelijk inzicht.’

Dus je hebt gewoon geluk gehad dat er zoveel spin-offs komen uit jouw werk?

‘Ik denk ook dat wij goed zijn in het vinden van kansrijke onderzoeksgebieden. Wij zijn bijvoorbeeld in 1994 al gestart met de μTAS-conferentie over microfluïdische systemen. We begonnen met iets meer dan honderd deelnemers. Nu is het uitgegroeid tot een jaarlijkse internationale conferentie met meer dan duizend deelnemers. We zijn ook als eerste in Nederland gestart met onderzoek naar organ-on-a-chip. Ook hebben wij als troef het MESA+ NanoLab in Twente: een lab waar we toegang hebben tot technologie zoals microscopen en een cleanroom. Daar hebben we heel veel aan.’

Het onderzoek dat je doet is erg interdisciplinair: natuurkunde, biologie en chemie komen samen. Levert dat soms problemen op?

‘Ja, dat is lastiger dan je misschien denkt. We zijn begonnen als elektrotechniek-lab. Tijdens mijn sabbatical in 2005 in de VS leerde ik voor het eerst werken met cellen. Terug in Nederland zijn we toen veel meer met cellen en biologie gaan doen. We werken veel met ziekenhuizen en celbiologen samen. Dat is soms best lastig in het begin. Je praat allebei eigenlijk een andere ‘taal’ en het kost wel twee jaar om elkaar echt goed te begrijpen. Het kost ook energie om uit je comfortzone te gaan, maar het is ontzettend leuk.’

Wat is het grootste probleem dat je nu moet overwinnen in jouw onderzoeksveld?

‘Haha, dat zijn er heel veel, maar ik noem ze liever uitdagingen. We willen nu bijvoorbeeld aantonen dat we een organ-on-a-chip kunnen gebruiken om medicijnen op te testen. Nu testen we medicijnen altijd eerst op proefdieren. Maar resultaten van proefdieren zijn niet automatisch vertaalbaar naar mensen. Een organ-on-a-chip zou een beter alternatief kunnen zijn en kan proefdieren sparen. Op dit moment is in de regelgeving vastgelegd dat we medicijnen eerst op proefdieren moeten testen voordat we ze op mensen kunnen testen. We moeten dus heel goed aantonen dat je even goed, of zelfs beter, medicijnen kan testen op een organ-on-a-chip. Dit kunnen wij natuurlijk niet alleen. Het moet met heel veel onderzoeksgroepen samen gebeuren. Ik verwacht dat we over tien jaar de helft van de dierenproeven kunnen vervangen door organs-on-a-chip.’

Welke toepassingen hebben organs-on-a-chip nog meer?

‘De organ-on-a-chip technologie kan ook worden gebruikt voor zogenaamde ‘personalized medicine’. Ieder persoon is anders. Het ene medicijn werkt bij de ene persoon wel en bij de ander niet. Een persoonlijke organ-on-a-chip kan hier een uitkomst bieden. We kunnen cellen van de huid van de patiënt schrapen en deze omzetten in pluripotente stamcellen: cellen die elk type cel kunnen worden. Op deze manier kunnen we dan bijvoorbeeld een long op een chip maken met de karakteristieken van de patiënt en daar medicijnen op testen. Maar niet alleen het celtype is belangrijk, ook omgevingsfactoren van de cel. Daar doen we nu onderzoek naar.’

Heeft de lab-on-a-chip technologie ook niet-medische toepassingen?

 ‘Jazeker, we onderzoeken nu ook het verwijderen van CO2 uit de atmosfeer, zogenaamde negatieve emissietechnologieën (NET). Hiervoor onderzoeken we op een chip hoe algen reageren op omgevingsomstandigheden zoals zuurgraad, licht en temperatuur. Algen zetten via fotosynthese CO2 om in biomassa en sommigen maken ook kalkskeletjes en vangen dus CO2. We willen algen kweken op onze chips en ze op deze manier beter onderzoeken.’

‘Ook gebruiken we de lab-on-a-chipsystemen om katalysatordeeltjes te analyseren. Normaal worden deze in bulk geanalyseerd. Op onze chip kunnen we ze een voor een onderzoeken.’

Wat is het meest verrassende dat je hebt ontdekt in je carrière?

‘Dat we spanning konden opwekken door water door een hele kleine opening te sturen. Het water zat in een container met aan de onderkant een membraan met een klein gaatje er in. Door de waterdruk werden kleine druppels door het gaatje geperst en afgeschoten. De druppeltjes waren positief geladen omdat het membraan negatief was. Deze druppeltjes kwamen terecht op een positief geladen plaat die de druppeltjes afremde. De bewegingsenergie van de druppeltjes werd omgezet in elektrische energie.’

En wat is het meest waardevolle dat je hebt ontdekt in je carrière?

‘We hebben een systeem ontwikkeld waarmee we ionen in vloeistoffen konden scheiden en detecteren. Hiervoor gebruikten we zogenoemde capillaire elektroforese. De vloeistof loopt door een dun buisje waarover een elektrische spanning staat. De spanning ‘trekt’ de ionen in de vloeistof uit elkaar. Hoe snel de ionen bewegen hangt namelijk af van de grootte, vorm en lading. Je kan op deze manier de concentratie van stoffen in een vloeistof meten. Deze techniek gebruiken we bijvoorbeeld in de lab-on-a-chip die lithium meet. Maar misschien zijn de organen op een chip nog wel een belangrijkere ontwikkeling waar wij een bijdrage hebben geleverd.’

CV Albert van den Berg

2000-heden Hoogleraar Universiteit Twente

1988-1993 Onderzoeker microsensors CSEM en universiteit van Neuchatel (CH)

1983-1988 PhD Universiteit Twente

1975-1983 Studie Technische Natuurkunde Universiteit Twente

Deel deze pagina
Abonnement

Bestel nu GRATIS 2 proefnummers TW


Wilt u lid worden, een los nummer aanvragen of een adreswijziging doorgeven? Neem dan contact op met MijnTijdschrift (088-2266622). 

Of bekijk ons aanbod van abonnementen.

Ontvang de nieuwsbrief, binnenkort 2 keer per week!

Meld je nu aan!

Vision & Robotics

Vision & Robotics is hét onafhankelijke vakblad voor machinebouwers, system integrators en eindgebruikers van productielijnen in de maak- en agro-/foodindustrie. 

Graag meer lezen over onderwerpen zoals robotica, sensoren, kunstmatige intellegentie en nog veel meer klik hier

Vision & Robotics heeft ook een nieuwsbrief! klik hier om je in te schrijven.

TW online gratis voor jongeren

TW Investeert in technisch onderwijs

Leerlingen tot 18 jaar lezen gratis TW. Meld je aan en ontvang 23 online edities per jaar geheel gratis!

Naar boven