Elk jaar worden wereldwijd meer dan 100 miljoen dieren gebruikt in laboratoriumexperimenten science.rspca.org.uk. Toch faalt, ondanks deze schaal van dierproeven, ongeveer 90% van de geneesmiddelenkandidaten die veelbelovend lijken bij dieren, uiteindelijk in proeven met mensen cen.acs.org. Hier komt organ-on-a-chip-technologie om de hoek kijken – een baanbrekend alternatief dat tot doel heeft om menselijke organen na te bootsen op microchips en de medicijntests drastisch te verbeteren zonder laboratoriumdieren. Deze kleine apparaten, bekleed met levende menselijke cellen, kunnen de belangrijkste functies van harten, longen, levers en meer nabootsen, en bieden zo een testplatform dat beter aansluit bij de mens. Regelgevers en wetenschappers letten goed op: nieuwe wetten en beleidsmaatregelen stimuleren dierproefvrije methoden, bedrijven haasten zich om organ-on-chip-systemen te ontwikkelen, en experts zien deze aanpak als een mogelijke game-changer voor de geneeskunde en het dierenwelzijn. In dit rapport leggen we uit wat organ-on-a-chip-technologie is, hoe het werkt, recente wetenschappelijke doorbraken, de voordelen ten opzichte van traditionele dierproeven, de uitdagingen die nog voor ons liggen, wereldwijde ontwikkelingen in regelgeving, activiteiten in de industrie en de ethische implicaties van een toekomst met dierproefvrije medicijntests.
Wat is organ-on-a-chip-technologie en hoe werkt het?
Een organ-on-a-chip (OOC) is een miniatuurapparaat, vaak zo groot als een USB-stick of objectglaasje, dat kleine holle kanaaltjes bevat die bekleed zijn met levende menselijke cellen om de functies van een echt orgaan na te bootsen cen.acs.org, clarivate.com. In wezen plaatsen onderzoekers menselijke cellen (bijvoorbeeld longcellen, levercellen, hersencellen, enz.) in een microgeconstrueerde kamer die een 3D-omgeving vergelijkbaar met het menselijk lichaam biedt. Deze kamers maken deel uit van een microfluïdisch netwerk – kleine kanaaltjes waardoor continu voedingsstoffen, zuurstof en biochemische signalen stromen, net als bloed door vaten nist.gov. De microchip kan ook mechanische krachten toepassen om orgaanbewegingen na te bootsen: zo kan een long-on-a-chip het celmembraan ritmisch uitrekken en ontspannen om ademhalingsbewegingen te simuleren gao.gov.
Organ-on-a-chip-apparaten zijn geen elektronische siliciumchips, maar doorzichtige flexibele polymeren waarin cellen kunnen groeien en interageren. Ze creëren een “geminiaturiseerde fysiologische omgeving” voor cellen, wat betekent dat de cellen omstandigheden (vloeistofstroom, voeding, mechanische stress) ervaren die vergelijkbaar zijn met die in een echt menselijk orgaan nist.gov. Omdat meerdere celtypen kunnen worden opgenomen, kan een orgaanchip complexe weefselinterfaces nabootsen. Zo kan een longchip een laag alveolaire cellen aan de ene kant van een poreus membraan hebben en haarvat-bloedvatcellen aan de andere kant, waardoor interactie mogelijk is zoals in een echte long. Een lever-op-een-chip kan hepatocyten (leverschalen) bevatten samen met ondersteunende endotheelcellen en immuuncellen (Kupffer-cellen) om de microarchitectuur van de lever na te bootsen clarivate.com. Deze chips worden in incubatoren in leven gehouden, en sensoren of microscopen kunnen in real time monitoren hoe het “mini-orgaan” reageert op medicijnen, chemicaliën of ziektecondities.
Door het microklimaat van een menselijk orgaan na te bootsen, stellen orgaanchips onderzoekers in staat om menselijke cellulaire reacties direct te observeren zonder een levend persoon of dier in gevaar te brengen nist.gov. In de praktijk dienen ze als een brug tussen conventionele in vitro tests (cellen in een schaaltje) en in vivo tests (dieren), en bieden ze een gecontroleerd menselijk testsysteem. “Het heet organ-on-a-chip, en het houdt in dat echt weefsel van een menselijk orgaan wordt gekweekt op een kleine structuur die nabootst wat dat orgaanweefsel in het lichaam zou ervaren,” legt een rapport van het Amerikaanse National Institute of Standards and Technology uit nist.gov. De hoop is dat deze chips nauwkeuriger kunnen voorspellen hoe een medicijn menselijke organen beïnvloedt dan diermodellen. Wetenschappers hebben al chips gebouwd voor veel individuele organen – long, lever, hart, nier, darm, hersenen, huid, en meer – die elk belangrijke aspecten van de biologie van dat orgaan vastleggen clarivate.com.
Opmerkelijk is dat onderzoekers ook meerdere orgaanchips combineren om grotere delen van de menselijke fysiologie te simuleren. Deze multi-orgaan “body-on-a-chip”-systemen verbinden de microfluïdische bloedstroom van verschillende orgaankamers, zodat de output van de ene chip (bijv. levermetabolisme van een medicijn) de input van een andere voedt (bijv. effect op hart of nier) gao.gov. In een baanbrekende demonstratie koppelde een team van de Columbia University vier menselijke orgaanweefsels (hart, lever, bot en huid) op één enkele chip met een circulerende, bloed-nabootsende vloeistof en immuuncellen, waarmee ze effectief een miniatuurmodel van de menselijke fysiologie creëerden engineering.columbia.edu. Het hele apparaat was slechts zo groot als een objectglaasje van een microscoop, maar hield de weefsels wekenlang in leven en liet ze met elkaar communiceren – een grote stap richting het modelleren van complexe, systemische ziekten buiten het lichaam. “Dit is een enorme prestatie voor ons… eindelijk hebben we dit platform ontwikkeld dat met succes de biologie van orgaaninteracties in het lichaam nabootst,” zei de projectleider, Professor Gordana Vunjak-Novakovic engineering.columbia.edu. Dergelijke ontwikkelingen wijzen op een toekomst waarin een “mens-op-een-chip” gebruikt zou kunnen worden om te testen hoe een nieuw medicijn meerdere orgaansystemen beïnvloedt, nog voordat een mens of dier eraan wordt blootgesteld.Recente doorbraken en wetenschappelijke vooruitgang
Organ-on-a-chip-technologie is in het afgelopen decennium snel geëvolueerd van concept naar realiteit, en de laatste jaren zijn er opmerkelijke doorbraken geweest. Een baanbrekende ontwikkeling was de creatie van multi-orgaan chips, zoals hierboven vermeld. In 2022 rapporteerden wetenschappers de eerste plug-and-play multi-orgaan chip met verschillende volwassen menselijke weefsels die met elkaar verbonden zijn door een vasculaire stroom engineering.columbia.edu. Dit systeem stelde de verschillende orgaanweefsels in staat om chemisch met elkaar te “praten”, net zoals in ons lichaam. Belangrijk is dat alle weefsels afkomstig waren van dezelfde menselijke stamcellen, wat betekent dat de chip effectief de biologie van een specifieke patiënt nabootste – en zo de deur opent naar echt gepersonaliseerd medicijntesten in de toekomst engineering.columbia.edu. Het vermogen om de functionaliteit van meerdere organen gedurende weken op een chip te behouden is een enorme technische sprong; het vereiste innovatieve oplossingen om elk weefsel zijn eigen optimale omgeving te geven, terwijl ze toch signalen uitwisselden via een gemeenschappelijke “bloedstroom” op de chip engineering.columbia.edu. Deze vooruitgang kreeg veel aandacht omdat het complexe ziekten kan modelleren (zoals kanker die zich verspreidt over meerdere organen, of interacties tussen hart en lever bij medicijnen) die chips met slechts één orgaan niet kunnen vastleggen.
Naast multi-orgaan integratie zijn onderzoekers de mogelijkheden aan het uitbreiden van organ-on-a-chip modellen op andere manieren. Zo bevatten nieuwe chipontwerpen steeds vaker sensoren en beeldvormingstechnieken waarmee de weefselreacties (zoals de elektrische activiteit van hartcellen of zuurstofniveaus in een longchip) continu in real-time kunnen worden gevolgd. Er is ook een trend om kunstmatige intelligentie (AI) en computationele modellen te integreren met orgaanchips. AI-algoritmen kunnen helpen om meer voorspellende experimenten te ontwerpen en de complexe data die orgaanchips opleveren te analyseren clarivate.com. Een recent artikel merkt op dat vooruitgang in AI het ontwerp van organ-on-a-chip-experimenten en de interpretatie van data verbetert, wat suggereert dat slimme algoritmen kunnen optimaliseren hoe we deze chips gebruiken om de effecten van medicijnen nauwkeuriger te voorspellen clarivate.com.
Wetenschappers onderzoeken ook 3D-bioprintingstechnieken om organ-on-chip-systemen met nog meer realisme te fabriceren blogs.rsc.org. Bioprinten kan driedimensionale weefselstructuren creëren (zoals miniatuur tumoren of stukjes hartspier) die vervolgens in chips worden geplaatst, waardoor de sterke punten van weefseltechnologie worden gecombineerd met microfluïdica. Ondertussen wordt er gewerkt aan standaardisatie binnen dit opkomende vakgebied, zodat resultaten tussen laboratoria vergelijkbaar zijn. Begin 2024 publiceerde een door NIST geleide werkgroep richtlijnen om organ-on-a-chip-ontwerpen en metingen te standaardiseren, waarbij werd opgemerkt dat veel groepen verschillende protocollen en zelfs terminologie gebruikten, wat het moeilijk maakte om resultaten te vergelijken nist.gov. Door gemeenschappelijke standaarden en best practices vast te stellen, wil de gemeenschap de ontwikkeling versnellen en ervoor zorgen dat organ-chip-data robuust genoeg zijn voor grootschalig gebruik.Cruciaal is dat organ-on-a-chip-systemen niet alleen laboratoriumcuriosa zijn – ze leveren nu al wetenschappelijke inzichten op en presteren in sommige gevallen beter dan oudere modellen. Zo hebben studies aangetoond dat organ chips menselijke, specifieke geneesmiddelreacties kunnen nabootsen die door dierproeven werden gemist. In één studie voorspelde een nier-op-een-chip correct de niertoxiciteit van een geneesmiddel dat in dierproeven veilig leek, maar later bij mensen schade veroorzaakte clarivate.com. Een ander team dat een bloedvat-op-een-chip gebruikte, kon de neiging van een bepaald antilichaamgeneesmiddel om gevaarlijke bloedstolsels te veroorzaken detecteren – een bijwerking die alleen opdook in menselijke proeven en niet in dierproeven, maar het chipmodel wist deze succesvol te reproduceren clarivate.com. Dit soort doorbraken leveren het bewijs dat organ chips geneesmiddeleffecten kunnen onthullen die door traditionele methoden over het hoofd worden gezien. Onderzoekers hebben organ-on-chip-modellen ontwikkeld voor ziekten variërend van longinfecties tot Alzheimer en kanker, waardoor experimenten op menselijke weefselanalogen van deze aandoeningen mogelijk zijn. Als voorbeeld worden hersenorganoïde chips (soms “mini-hersenen op chips” genoemd) gebruikt om de veiligheid van neurologische geneesmiddelen te bestuderen: een farmaceutisch onderzoek toonde aan dat een menselijk mini-hersenmodel betrouwbaar neurotoxische bijwerkingen van tientallen bekende geneesmiddelen kon signaleren cen.acs.org. De snelle vooruitgang in dergelijke microfysiologische systemen geeft wetenschappers nieuwe instrumenten om biologie te verkennen en behandelingen te testen op manieren die enkele jaren geleden nog niet mogelijk waren.
Voordelen ten opzichte van traditionele dierproeven
Organ-on-a-chip-technologie biedt enorme voordelen ten opzichte van traditioneel dierproeven, doordat het veel van de beperkingen en zorgen aanpakt die diergebonden onderzoek al lange tijd teisteren. Allereerst is er het probleem van menselijke relevantie. Omdat organ-on-a-chip gebruikmaakt van echte menselijke cellen en aspecten van menselijke orgaanfunctie nabootst, zijn de resultaten vaak directer toepasbaar op menselijke patiënten. Ter vergelijking: zelfs de beste diermodellen kunnen op cruciale punten verschillen van mensen. Medicijnen die werken bij muizen, falen vaak bij mensen, en gevaarlijke bijwerkingen kunnen bij dieren onopgemerkt blijven door soortverschillen. Sterker nog, ongeveer 9 van de 10 kandidaat-geneesmiddelen die dierproeven doorstaan, falen uiteindelijk in klinische proeven met mensen om redenen van veiligheid of werkzaamheid cen.acs.org. Dit hoge faalpercentage is een sterke aanwijzing dat diermodellen geen perfecte representatie zijn van de menselijke biologie. “De menselijke hersenen zijn ongelooflijk complex… Dieren hebben gewoon geen hersenen die ook maar in de buurt komen van die van mensen,” merkt Alif Saleh op, CEO van een organoid-on-chip bedrijf. “Het idee dat een muizenbrein of een rattenbrein… kan voorspellen hoe een menselijk brein op een bepaald medicijn zou reageren – dat is niet geloofwaardig” cen.acs.org. Door te testen op mens-afgeleide weefsels in organ-on-a-chip, kunnen onderzoekers resultaten verkrijgen die beter voorspellen wat er bij echte patiënten zal gebeuren, vooral bij complexe, mens-specifieke organen zoals de hersenen.
Deze mens-relevante inzichten hebben praktische gevolgen voor medicijnveiligheid. Organ-on-a-chip-systemen hebben al aangetoond dat ze toxische effecten kunnen opsporen die bij dieren onopgemerkt bleven. Zo kon een onderzoek met een menselijke lever-op-een-chip 87% van de bekende geneesmiddelen identificeren die leverbeschadiging bij mensen veroorzaken cen.acs.org, een prestatie die de resultaten van dierproeven aanzienlijk verbetert. Chips kunnen ook patiëntspecifieke cellen bevatten (zoals geïnduceerde pluripotente stamcellen van een zieke patiënt), waardoor medicijnreacties getest kunnen worden op modellen die de genetische en ziekte-eigenheden van echte patiëntengroepen weerspiegelen. Dit kan het risico op onverwachte bijwerkingen verkleinen wanneer een medicijn klinische proeven ingaat.
Een ander groot voordeel is snelheid en efficiëntie. Traditionele dierproeven voor medicijnveiligheid kunnen jaren duren en miljoenen dollars per verbinding kosten theregreview.org. Het onderhouden van kolonies proefdieren, het uitvoeren van langdurige studies en het analyseren van de resultaten is een traag en duur proces. Organ-on-a-chip-systemen kunnen, eenmaal opgezet, vaak sneller gegevens opleveren en met kleinere hoeveelheden van een testmedicijn. Geautomatiseerde uitlezingen en high-throughput chipplatforms (met veel parallelle micro-orgaanassays op een plaat) worden ontwikkeld om verbindingen veel sneller te screenen dan met dieren. Hoewel de technologie nog in ontwikkeling is, is er hoop dat een reeks menselijke orgaanchips op een dag maandenlange dierstudies kan vervangen door snellere in-vitrotests, wat zowel tijd als middelen bespaart bij de ontwikkeling van medicijnen. Een door de FDA aangehaalde studie toonde aan dat computergebaseerde modellen van menselijke hartcellen bepaalde cardiale bijwerkingen met 89% nauwkeurigheid voorspelden, vergeleken met slechts 75% nauwkeurigheid bij dierproeven clarivate.com, wat het potentieel benadrukt van nieuwe benaderingsmethoden die niet alleen sneller zijn, maar ook nauwkeuriger dan de dierlijke “gouden standaard”. Naarmate deze organ-on-chipmodellen blijven verbeteren, kunnen ze de kostbare late-fase mislukkingen van medicijnen sterk verminderen door problematische verbindingen vroeg in het traject te identificeren.
Vanuit een ethisch en maatschappelijk perspectief is de vermindering van diergebruik op zichzelf al een groot voordeel. Elk jaar worden ontelbare ratten, muizen, honden, primaten en andere dieren opgeofferd in laboratoria, vaak met pijn of stress tot gevolg theregreview.org, science.rspca.org.uk. Zelfs het vervangen van een fractie van deze tests door organ-on-a-chip-onderzoek betekent minder schade aan voelende wezens. Dit sluit aan bij het al lang bestaande “3V’s”-principe in de wetenschap (Vervanging, Vermindering, Verfijning van diergebruik) clarivate.com. De samenleving eist steeds vaker proefdiervrije testmethoden – een trend die zichtbaar is in consumenten druk en wetgeving (zoals het EU-verbod op diergeteste cosmetica en nieuwe wetten die alternatieven in medicijntesten stimuleren). Organ-on-a-chip-technologie speelt direct in op de ethische oproep om dierproeven te vervangen door humane alternatieven, zonder concessies te doen aan veiligheid. Sterker nog, het belooft een win-winsituatie: betere bescherming voor mensen en voor dieren. Dierproeven worden bovendien beperkt door ethische grenzen die chips die mensen nabootsen niet hebben – onderzoekers kunnen in theorie orgaanchips blootstellen aan hogere doses of risicovollere scenario’s die nooit ethisch verantwoord zouden zijn bij dieren of mensen, waardoor gevaren mogelijk vollediger aan het licht komen.
Tot slot kunnen orgaanchips aspecten van de menselijke biologie vastleggen die dierproeven vaak niet kunnen. Ze maken het mogelijk om directe observatie van menselijke cellulaire reacties onder een microscoop of via sensoren, iets wat niet mogelijk is in het lichaam van een levend dier. Onderzoekers kunnen immuuncellen over de bloedvatwand van een chip zien bewegen, of in real-time de afgifte van ontstekingssignalen door longcellen meten wanneer deze worden blootgesteld aan een toxine. Dit detailniveau helpt bij het begrijpen van de mechanismen van geneesmiddelwerking en ziekte, en levert rijkere data op dan de ruwe eindpunten van veel dierproeven. Bovendien kunnen orgaanchips worden ontworpen om diverse menselijke populaties te vertegenwoordigen door cellen van verschillende donoren te gebruiken – waaronder mensen met bepaalde genetische achtergronden of ziekten – waarmee het probleem wordt aangepakt dat diermodellen de menselijke genetische diversiteit niet weerspiegelen. Al deze voordelen suggereren dat organ-on-a-chip-systemen, naarmate ze zich verder ontwikkelen, niet alleen de afhankelijkheid van dieren kunnen verminderen, maar ook een nieuw tijdperk kunnen inluiden van meer voorspellende, humane en informatieve geneesmiddelentests.
Beperkingen en uitdagingen
Ondanks het veelbelovende potentieel, kent organ-on-a-chip-technologie nog steeds belangrijke uitdagingen en beperkingen die overwonnen moeten worden om haar beloften volledig waar te maken. Een directe uitdaging is dat orgaanchips op dit moment dierproeven nog niet volledig kunnen vervangen in het goedkeuringsproces van geneesmiddelen gao.gov. Ze worden meestal gebruikt naast dieren en andere methoden, in plaats van in plaats van hen. Daar zijn verschillende redenen voor. Ten eerste is de menselijke biologie buitengewoon complex – het repliceren van een volledig levend organisme op een chip is veel ingewikkelder dan het modelleren van één of twee organen in isolatie. De meeste huidige orgaanchips richten zich op één orgaan of een klein netwerk van weefsels. Ze missen de volledige systemische interacties die aanwezig zijn in een organisme als geheel (bijvoorbeeld hormonale regulatie tussen organen, of de wisselwerking van de hersenen met andere systemen). Zelfs de meest geavanceerde multi-orgaanchips tot nu toe bevatten een handvol orgaantypen, wat indrukwekkend is, maar nog steeds tekortschiet als simulatie van een volledig menselijk lichaam. Zoals een recent overzicht opmerkte, blijft het volledig nabootsen van de ingewikkelde interacties binnen een levend organisme uitzonderlijk moeilijk, en daarom zal het einde van dierproeven, hoewel een realistische mogelijkheid voor de toekomst, “mogelijk langzaam” verlopen totdat deze technologieën die complexiteit kunnen vastleggen clarivate.com.
Technische uitdagingen zijn ook aanzienlijk. Het creëren van een robuuste, reproduceerbare organ-on-a-chip is niet eenvoudig – het vereist expertise in celbiologie, micro-engineering en biomaterialen. Een probleem waar onderzoekers mee te maken hebben, is het verkrijgen van betrouwbare menselijke cellen van hoge kwaliteit. Veel organ-chips gebruiken cellen die zijn afgeleid van stamcellen of donortweefsels, maar deze kunnen variabel zijn. Deskundigen schatten dat slechts ongeveer 10–20% van de verkregen menselijke cellen van voldoende hoge kwaliteit is voor gebruik in organ-chipstudies gao.gov. Cellen overleven mogelijk niet lang of gedragen zich niet normaal op de chip, vooral als ze uit verschillende bronnen komen. Dit maakt het moeilijk om consistentie te waarborgen. Daarnaast ontbreekt het momenteel aan standaardisatie in het veld. Verschillende laboratoria en bedrijven gebruiken verschillende materialen, kanaalontwerpen, celtypen en meetmethoden voor hun chips nist.gov. Hierdoor zijn resultaten van het ene organ-chipmodel mogelijk niet direct vergelijkbaar met resultaten van een ander model, zelfs als ze nominaal hetzelfde orgaan vertegenwoordigen. Dit gebrek aan gestandaardiseerde protocollen en benchmarks belemmert bredere adoptie, omdat farmaceutische bedrijven en toezichthouders vertrouwen moeten hebben dat een bepaalde chiptest betrouwbaar en reproduceerbaar is. Er worden inspanningen geleverd om dit aan te pakken: in 2023 kwamen bijvoorbeeld wetenschappers en toezichthouders bijeen in workshops om validatiecriteria voor organ-on-a-chip-methoden te definiëren en te werken aan het harmoniseren van standaarden wereldwijd ema.europa.eu, nist.gov. Het opstellen van referentiebenchmarks (bijvoorbeeld hoe nauwkeurig een leverchip bekende toxines moet voorspellen) en het kwalificeren van chips voor specifieke “contexten van gebruik” (zoals een nierchip voor het screenen op nefrotoxiciteit) zijn actieve werkgebieden.
Een andere uitdaging is schaalbaarheid en doorvoer. Hoewel sommige chips in grootschalige formaten worden gemaakt, worden veel organ-on-chip-systemen nog steeds in wezen met de hand vervaardigd in academische laboratoria of kleine startups. Ze op schaal produceren met consistente kwaliteit, en veel chips parallel laten draaien voor grote studies, is niet eenvoudig. De technologie zal gebruiksvriendelijker en meer geïndustrialiseerd moeten worden voordat farmaceutische bedrijven deze routinematig kunnen toepassen. Geautomatiseerde vloeistofbehandeling, beeldvorming en data-analyse voor chipexperimenten worden nog steeds verfijnd. Kosten kunnen ook een beperkende factor zijn: momenteel is het opzetten van organ-on-chip-tests mogelijk duurder en tijdrovender dan sommige eenvoudigere laboratoriumtesten. Het U.S. Government Accountability Office merkt op dat sommige organ-on-chip-onderzoeken meer kosten en langer duren dan traditionele dier- of celkweekstudies, althans in deze vroege stadia gao.gov. Na verloop van tijd kunnen de kosten dalen door betere productie en bredere toepassing, maar voorlopig betekent budgetbeperking dat chips selectief worden ingezet.
Interpretatie en validatie van gegevens vormen verdere obstakels. Regelgevers en industriële wetenschappers moeten ervan overtuigd zijn dat de resultaten van organ-on-chip nauwkeurig overeenkomen met menselijke uitkomsten. Dit vereist uitgebreide validatiestudies waarbij chipvoorspellingen worden vergeleken met echte klinische gegevens en met dierstudies. Tot nu toe is het veld nog steeds bezig dat bewijs te verzamelen. Een GAO-rapport benadrukte dat een gebrek aan goed gedocumenteerde benchmarks en validatiestudies het moeilijk maakt voor eindgebruikers om te weten hoeveel vertrouwen ze in de resultaten van een bepaalde orgaanchip kunnen stellen gao.gov. Bijvoorbeeld, als een lever-op-een-chip aangeeft dat een medicijn veilig is, hoe zeker kunnen we er dan van zijn dat het geen leverschade bij mensen veroorzaakt? Het opbouwen van dat vertrouwen zal tijd en meerdere studies vergen. Bedrijven kunnen ook terughoudend zijn om gegevens openlijk te delen – vaak om concurrentie- of intellectuele eigendomsredenen – wat het collectieve leren vertraagt gao.gov. Meer gegevensdeling en samenwerking, bijvoorbeeld via consortia of publiek-private partnerschappen, zou het veld sneller helpen volwassen worden.
Tot slot zijn er regulatoire onzekerheden. Omdat organ-on-a-chip een nieuwe technologie is, zijn veel regelgevers er nog mee vertrouwd aan het raken. Richtlijnen over hoe chipgegevens in medicijnaanvragen te gebruiken worden nu pas geformuleerd. De FDA en andere instanties hebben historisch vertrouwd op diergegevens, en het veranderen van die diepgewortelde praktijken vereist zorgvuldige overweging. Begin 2025 meldden experts dat regelgevers een “lager niveau van vertrouwdheid met OOCs dan met andere methoden” hadden en dat richtlijnen van instanties duidelijker konden zijn gao.gov. Dit begint te veranderen (zoals we in de volgende sectie zullen bespreken), maar totdat er formele kaders zijn vastgesteld, zullen sommige medicijnontwikkelaars mogelijk terughoudend zijn om zwaar te investeren in orgaanchips zonder te weten hoe regelgevers de gegevens zullen beoordelen. Samengevat: hoewel organ-on-a-chip-systemen enorm veelbelovend zijn, zijn ze nog geen wondermiddel. Er blijven aanzienlijke wetenschappelijke en praktische uitdagingen bestaan om ze robuust, betrouwbaar en breed toepasbaar te maken. Het overwinnen van deze uitdagingen vereist voortdurende R&D, investeringen en nauwe samenwerking tussen wetenschappers, industrie en regelgevers – maar de vooruitgang is goed op gang.
Wereldwijde regulatoire ontwikkelingen
Regelgevende instanties over de hele wereld erkennen het potentieel van organ-on-a-chip en aanverwante non-animal testing methods, en ze zijn begonnen met het updaten van beleid om deze innovaties mogelijk te maken en te stimuleren. In de Verenigde Staten kwam er een baanbrekende verandering met de goedkeuring van de FDA Modernization Act 2.0 eind 2022. Deze bipartisane wet verwijderde een decennialange eis dat alle nieuwe kandidaat-geneesmiddelen must worden getest op dieren voordat ze in klinische proeven met mensen mogen worden gebruikt clarivate.com. Met andere woorden, de Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA) kan nu accept alternative preclinical testing data, waaronder gegevens uit in vitro modellen zoals organ-on-a-chip, accepteren in plaats van uitsluitend dierstudies te vereisen. Dit was een enorme overwinning voor voorstanders van dierproefvrij onderzoek, die al lang betoogden dat verouderde regelgeving het gebruik van superieure moderne methoden in de weg stond. Zoals een FDA-woordvoerder opmerkte, kan het agentschap nu geneesmiddelen voor klinische proeven met mensen goedkeuren op basis van “nonclinical tests” zoals organ chips, organoïden, computermodellen en andere benaderingen, in plaats van uitsluitend te vertrouwen op gegevens uit levende dieren emulatebio.com, pubmed.ncbi.nlm.nih.gov. Het aannemen van een wet is echter slechts de eerste stap – het daadwerkelijk toepassen van deze flexibiliteit in de praktijk is een geleidelijk proces.Snel vooruit naar 2025, en de FDA heeft nog sterker aangegeven dat ze af willen van dierproeven. In april 2025 kondigde de FDA een gedurfd routekaart aan om veel dierproeven uit te faseren binnen de komende 3–5 jaar cen.acs.org. De instantie verklaarde dat het doel is om dierstudies de “uitzondering in plaats van de norm” te maken bij het beoordelen van de veiligheid van geneesmiddelen, te beginnen met bepaalde productcategorieën zoals monoklonale antilichaam-geneesmiddelen en dit uit te breiden naar alle typen geneesmiddelen cen.acs.org. De FDA suggereerde zelfs dat ze mogelijk een versnelde beoordeling zal aanbieden voor geneesmiddelendossiers die gevalideerde alternatieve methoden gebruiken in plaats van dieren cen.acs.org. Industrie-observatoren hebben dit omschreven als een keerpunt. “Het voelt als een belangrijk keerpunt, een historisch moment,” zei Dr. Tomasz Kostrzewski, chief scientific officer van CN Bio, een Brits organ-on-chip bedrijf, over het nieuwe plan van de FDA. “Dit is het moment waarop de FDA zegt: ‘We zijn volledig toegewijd om vooruit te gaan en weg te bewegen van dieren binnen een tijdsbestek van 3–5 jaar.’” cen.acs.org. Deze duidelijke en weloverwogen beleidswijziging heeft de organ-on-chip-industrie nieuw leven ingeblazen – bedrijven meldden direct een toename van interesse van investeerders en farmaceutische klanten na de aankondiging van de FDA cen.acs.org.
Aan de andere kant van de Atlantische Oceaan is Europa ook bezig om organ-on-a-chip te integreren in het regelgevend kader. In september 2021 nam het Europees Parlement een resolutie aan waarin werd opgeroepen tot een EU-breed actieplan om de overgang naar innovatie zonder het gebruik van dieren te versnellen ema.europa.eu. Deze politieke impuls heeft Europese toezichthouders aangezet tot actie. Het Europees Geneesmiddelenbureau (EMA) heeft een speciale 3V-werkgroep opgericht, die in 2023 is begonnen met inspanningen om microfysiologische systemen (waaronder organ-on-chip) te kwalificeren en valideren voor regulatoir gebruik ema.europa.eu. Het werkplan van de EMA omvat het organiseren van workshops met de industrie en de academische wereld, het definiëren van regulatoire acceptatiecriteria voor organ-on-chip-tests in specifieke contexten (bijvoorbeeld het gebruik van een leverchip voor de beoordeling van geneesmiddeltoxiciteit), en zelfs internationale samenwerking om deze criteria te harmoniseren ema.europa.eu. Sterker nog, toezichthouders uit de VS, Europa en andere regio’s hebben een “wereldwijde cluster” opgezet om te coördineren op nieuwe benaderingsmethoden en om kennis te delen over hoe deze te evalueren ema.europa.eu. Deze wereldwijde harmonisatie is belangrijk – het betekent dat agentschappen met elkaar in gesprek zijn om ervoor te zorgen dat bijvoorbeeld een testmethode die door de FDA wordt geaccepteerd, ook door de EMA of de Japanse autoriteiten kan worden geaccepteerd, en omgekeerd.Europa heeft alternatieve testmethoden ook ondersteund via instellingen zoals het EU Referentielaboratorium voor Alternatieven voor Dierproeven (EURL ECVAM), dat al jaren onderzoek doet naar en niet-dierlijke methoden valideert clarivate.com. Het momentum vanuit de politieke hoek (Europees Parlement) en de wetenschappelijke hoek (EMA en ECVAM) suggereert dat Europa de basis legt voor het uiteindelijk goedkeuren van geneesmiddelveiligheidsdata uit organ-on-a-chip-modellen. Hoewel in 2025 nog geen enkele grote toezichthouder dierproeven volledig heeft afgeschaft, is de richting duidelijk naar een toekomst waarin orgaanchips en andere niet-dierlijke assays een centrale rol spelen bij veiligheidsevaluaties.
Concrete voorbeelden van toezichthouders die organ-on-a-chip omarmen beginnen te verschijnen. In 2024 nam het biotechnologiebedrijf Argenx gegevens op van een MIMETAS lever-op-een-chip-model als onderdeel van een Investigational New Drug (IND) aanvraag bij de FDA – naar verluidt een van de eerste keren dat organ-on-a-chip gegevens een officiële geneesmiddelindiening ondersteunden mimetas.com. De organ-on-chip tests hielpen om het veiligheidsprofiel van het nieuwe medicijn van Argenx aan te tonen in een mensrelevant systeem, en dit werd door toezichthouders geaccepteerd als aanvullend bewijs. De CEO van MIMETAS, Jos Joore, benadrukte het belang: “Door geavanceerde menselijke in vitro modellen te omarmen boven traditionele methoden zoals 2D-celkweek en diermodellen, kunnen we een cruciale kloof overbruggen richting de ontwikkeling van nieuwe therapieën.” mimetas.com Deze casus laat zien hoe regelgevende veranderingen (zoals de FDA Modernization Act) zich vertalen in toepassingen in de praktijk, waarbij bedrijven voldoende vertrouwen hebben om organ-on-chip resultaten in hun goedkeuringsdossiers op te nemen.
In de komende jaren kunnen we verwachten dat er meer formele richtlijnen zullen worden uitgevaardigd. De FDA heeft haar Advancing Alternative Methods-initiatief, dat middelen en financiering biedt om methoden zoals organ chips te ontwikkelen en te kwalificeren clarivate.com. De EMA werkt, zoals vermeld, aan richtsnoerdocumenten. Regelgevende wetenschapsinstanties financieren ook onderzoek om dierstudies direct te vergelijken met organ-on-a-chip uitkomsten, om de bewijsbasis op te bouwen die nodig is voor bredere acceptatie. Het is het vermelden waard dat toezichthouders waarschijnlijk een voorzichtige benadering zullen hanteren: het vroege gebruik van organ chips zal mogelijk als aanvulling op diergegevens zijn (om extra inzicht te bieden of om het aantal benodigde dieren te verminderen, in plaats van ze volledig te vervangen). Maar als deze methoden hun waarde blijven bewijzen, is het denkbaar dat voor bepaalde tests – bijvoorbeeld levertoxiciteit of huidirritatie – een organ-on-a-chip een officieel erkende vervanging voor een dierproef kan worden. De koers is uitgezet: wereldwijd verschuift het regelgevend landschap om innovatieve geneesmiddeltestmethoden te verwelkomen die niet afhankelijk zijn van dieren. De jaren 2020 lijken het decennium te worden waarin organ-on-a-chip van het laboratorium naar een geaccepteerd onderdeel van het geneesmiddelgoedkeuringsproces gaat.
Commerciële spelers en marktactiviteit
Met groeiende wetenschappelijke onderbouwing en steun van regelgevende instanties, heeft het organ-on-a-chip veld een toename gezien van activiteiten door innovatieve startups, academische spin-offs en zelfs gevestigde bedrijven. Er is een kleine maar snel groeiende industrie ontstaan rondom het ontwerpen en leveren van deze “organ-on-chip” platforms aan farmaceutische en onderzoeksorganisaties. Misschien wel de bekendste speler is Emulate, Inc., een bedrijf uit Boston dat is voortgekomen uit het Wyss Institute van Harvard (de groep die de long-on-a-chip heeft ontwikkeld). Emulate produceert een reeks organen-chips (lever, darm, long, hersenen, enz.) en loopt voorop in de commercialisering van deze technologie. Volgens de CEO van Emulate is de interesse in hun organen-chips recentelijk sterk toegenomen – nadat de FDA haar plan aankondigde om dierproeven te beperken, kreeg Emulate “verzoeken van potentiële klanten” en zelfs reacties van investeerders die graag meer geld in het bedrijf wilden steken cen.acs.org. Het is een duidelijk teken dat de markt verwacht dat de vraag naar organ-on-chip oplossingen zal groeien nu de farmaceutische industrie haar ontwikkelingsstrategieën aanpast.Emulate is niet de enige; verschillende andere bedrijven maken ook furore. CN Bio, een Brits bedrijf, biedt organ-on-chip systemen aan en heeft een multi-orgaan platform ontwikkeld (vaak een “microfysiologisch systeem” genoemd) dat de lever met andere orgaanmodules kan verbinden. CN Bio is actief in samenwerkingen en in het publiceren van validatiestudies van hun leverchips voor toxiciteitstesten. MIMETAS, gevestigd in Nederland, is een andere koploper – bekend om zijn OrganoPlate® technologie, die in wezen een microfluïdische plaat is met veel miniatuur orgaanmodellen voor high-throughput screening. MIMETAS heeft samenwerkingen met grote farmaceutische bedrijven binnengehaald; zo ging het in 2023 een strategisch partnerschap aan met Astellas Pharma om organ-on-chip modellen te gebruiken voor kankeronderzoek naar geneesmiddelen mimetas.com. Mimetas werkte ook samen met het biotechbedrijf Argenx, zoals eerder genoemd, en leverde organ-chip data voor een IND-aanvraag – een mijlpaal die de commerciële relevantie van het platform aantoont mimetas.com.
In de Verenigde Staten richt Hesperos, Inc. (een startup uit Florida, mede opgericht door de baanbrekende onderzoeker Michael Shuler) zich op multi-orgaan systemen en biedt testdiensten aan met behulp van zijn “human-on-a-chip”-modellen. Hesperos heeft naar verluidt samengewerkt met grote farmaceutische bedrijven zoals Sanofi, AstraZeneca en Apellis om kandidaat-geneesmiddelen te screenen op veiligheid en werkzaamheid met behulp van hun multi-orgaan chips cen.acs.org. Deze samenwerkingen met bekende farmaceutische bedrijven geven aan dat zelfs grote ondernemingen organ-on-chip data evalueren naast traditionele studies. Een ander opmerkelijk Amerikaans bedrijf is AxoSim, dat gespecialiseerd is in zenuw- en hersenmodellen (zoals “mini-brains” en nerve-on-chip platforms) voor het testen van neurologische effecten; ook zij hebben biotechnologieklanten aangetrokken die geïnteresseerd zijn in het beoordelen van neurotoxiciteit zonder diermodellen cen.acs.org.De organ-on-a-chip sector omvat ook bedrijven zoals TissUse (Duitsland), dat een “multi-orgaan bioreactor” platform aanbiedt, en Nortis (VS), bekend om zijn microfluïdische vasculaire chips. Zelfs grote contractonderzoeksorganisaties (CRO’s) zoals Charles River Laboratories zijn begonnen te investeren in organ-on-chip technologie of werken samen met organ-chip bedrijven criver.com (omdat zij verwachten dat klanten deze assays zullen aanvragen). Kortom, er ontstaat een ecosysteem van producenten, dienstverleners en samenwerkingspartners.
De marktontwikkeling voor organ-on-a-chip is zeer veelbelovend. Hoewel deze qua omzet vandaag de dag nog relatief klein is, groeit hij in een snel tempo. Marktonderzoeksrapporten schatten dat de wereldwijde organ-on-a-chip markt begin jaren 2020 ongeveer ~$150 miljoen bedroeg, maar voorspellen explosieve groei (30–40% per jaar) in de komende jaren grandviewresearch.com. Sommige prognoses verwachten dat de markt tegen het einde van dit decennium bijna $1 miljard zal bereiken grandviewresearch.com, gedreven door toenemende adoptie in geneesmiddelenontwikkeling, toxicologietesten en academisch onderzoek. Deze groei wordt niet alleen gestimuleerd door de vraag vanuit de farmaceutische industrie, maar ook door financiering vanuit overheidsinitiatieven en onderzoeksbeurzen die gericht zijn op het verbeteren van testmethoden. Zo hebben instanties zoals de Amerikaanse NIH “Tissue Chip”-programma’s gefinancierd om organ-on-chip modellen voor ziekten te ontwikkelen en zijn sommige van deze chips zelfs naar het International Space Station gestuurd voor experimenten in microzwaartekracht (waardoor het toepassingsgebied van de technologie wordt uitgebreid).
De interesse van investeerders in organ-on-a-chip-startups is meegegroeid. Durfkapitaal- en bedrijfsinvesteerders zien het potentieel van deze technologieën om delen van de preklinische onderzoeksmarkt van meer dan $180 miljard te revolutioneren. Emulate, bijvoorbeeld, heeft aanzienlijke financiering opgehaald en overeenkomsten gesloten om chips te leveren voor het testen van medicijnveiligheid (een samenwerking betrof Moderna, waarbij Emulate’s lever-op-een-chip werd gebruikt om de veiligheid van lipide-nanodeeltjes te screenen die worden gebruikt bij de toediening van mRNA-vaccins) cen.acs.org. Naarmate regelgeving steeds meer de voorkeur geeft aan niet-dierlijke data, kunnen farmaceutische bedrijven meer middelen investeren in organ-on-a-chip-tests om voorop te blijven lopen, wat de markt verder zal stimuleren.
Natuurlijk brengt kans ook concurrentie en enkele kinderziektes met zich mee. Bedrijven moeten bewijzen dat hun specifieke organ-on-a-chip-modellen betrouwbaar en wetenschappelijk valide zijn. Ze werken vaak nauw samen met regelgevende instanties om hun apparaten te kwalificeren. Er zijn meldingen van kleinere organ-on-a-chip-bedrijven die financieringsproblemen ondervinden, vooral als ze afhankelijk zijn van overheidscontracten die kunnen fluctueren cen.acs.org. Toch is de algemene trend dat de commerciële activiteit intensiveert. Het veld ziet ook een samensmelting van disciplines – biotechnologiebedrijven nemen micro-ingenieurs, software-experts en biologen aan om deze producten te verfijnen. Naarmate er meer succesverhalen komen (zoals een medicijn dat met behulp van organ-on-a-chip is ontwikkeld en de markt bereikt), zal dit het zakelijke argument voor deze technologie verder valideren. Samengevat beweegt de organ-on-a-chip-industrie zich van een niche, pioniersfase naar een meer volwassen fase van opschaling en integratie in de reguliere medicijnontwikkeling, ondersteund door een gunstige regulatoire en maatschappelijke wind in de rug.
Ethische en maatschappelijke implicaties
De opkomst van organ-on-a-chip-technologie brengt diepgaande ethische en maatschappelijke implicaties met zich mee, meestal zeer positief, maar ook met enkele overwegingen voor hoe we biomedisch onderzoek uitvoeren. Op ethisch vlak is het meest voor de hand liggende voordeel het potentieel om het gebruik van dieren in medicijntests en onderzoek sterk te verminderen (en uiteindelijk te elimineren). Dit pakt een al lang bestaand ethisch probleem aan: traditionele medicijntests vereisten het opofferen van talloze dieren, wat zorgen over dierenwelzijn opriep. Het vervangen van die tests door chips op basis van menselijke cellen betekent dat veel minder dieren aan experimenten worden onderworpen. Dierenwelzijnsorganisaties hebben deze trend toegejuicht – toen de FDA haar overstap van dierproeven aankondigde, waren dierenrechtenorganisaties onder de luidste stemmen die dit vierden cen.acs.org. Ook het publiek maakt zich steeds meer zorgen over hoe producten worden getest. Uit enquêtes blijkt dat consumenten de voorkeur geven aan ethisch verantwoorde producten en wetgevers onder druk hebben gezet om op te treden tegen dierproeven theregreview.org. De verschuiving naar organ-on-a-chip is deels een reactie op deze maatschappelijke vraag naar diervrije innovatie. Het biedt een tastbare oplossing voor de vraag: “Als geen dieren, hoe dan wel?” – en laat zien dat we veiligheid en wetenschappelijke nauwkeurigheid kunnen waarborgen zonder dieren te schaden.
Een andere ethische dimensie is de eerlijkheid en menselijke relevantie van onderzoek. We vergeten vaak dat het vertrouwen op diermodellen niet alleen riskant is voor mensen, maar ook oneerlijk kan zijn voor patiënten als het de ontwikkeling van medicijnen vertraagt of misleidt. Bijvoorbeeld, als een geneesmiddel voor een menselijke ziekte faalt bij dieren en wordt stopgezet, loopt de mensheid iets mis omdat de biologie van een andere soort niet overeenkomt met die van ons. Omgekeerd kan een onveilig medicijn dierproeven doorstaan en vervolgens menselijke vrijwilligers in klinische proeven schaden. Organ-on-a-chip pakt dit aan door zich vanaf het begin te richten op menselijke biologie, wat mogelijk leidt tot veiligere proeven en minder tragedies. Door meer voorspellende gegevens te leveren, kan het menselijke vrijwilligers besparen van blootstelling aan medicijnen die toch zouden zijn mislukt. In die zin zijn organ chips een voordeel voor de samenleving door de veiligheid van klinisch onderzoek te verbeteren – minder proefpersonen lopen risico – en mogelijk het ontwikkelen van geneesmiddelen te versnellen (omdat ineffectieve stoffen eerder kunnen worden uitgesloten en veelbelovende met meer vertrouwen kunnen worden geïdentificeerd).
De overgang naar organ-on-a-chip en vergelijkbare methoden heeft ook gevolgen voor de wetenschappelijke gemeenschap en beroepsbevolking. Nu dierproeven minder centraal komen te staan, zullen onderzoekers nieuwe vaardigheden nodig hebben (zoals weefseltechnologie, microfluïdica en computationele analyse) om deze geavanceerde in vitro-systemen te gebruiken en te ontwikkelen. Er kan een culturele verschuiving plaatsvinden in laboratoria en het onderwijs: toekomstige toxicologen en farmacologen zouden kunnen trainen op mens-nabootsende chips in plaats van chirurgie te leren op proefdieren. Dit kan vanaf het begin een meer op de mens gerichte denkwijze in het onderzoek bevorderen. Ethisch gezien zijn veel jonge wetenschappers enthousiast over technieken waarbij geen dieren hoeven te lijden, waardoor organ-on-a-chip biomedische carrières aantrekkelijker kan maken voor mensen die bezwaar hebben tegen dierproeven. Dat gezegd hebbende, moet er zorgvuldig worden omgegaan met de overgang voor degenen van wie het levensonderhoud momenteel afhankelijk is van dierproef-gebaseerd onderzoek (zoals fokkers van proefdieren of bepaalde laboranten). Op termijn kunnen middelen worden herverdeeld – bijvoorbeeld, faciliteiten die voorheen dieren huisvestten, kunnen worden omgebouwd tot weefselkweeklaboratoria. De hoop is dat wetenschappelijke vooruitgang hand in hand zal gaan met ethische vooruitgang, en organ-on-a-chip biedt daarvoor een pad.Er zijn ook bredere maatschappelijke vragen om te overwegen. Als organ-on-a-chip en verwante technologieën (zoals organoïden en computermodellen) de norm worden, zal de samenleving ervoor moeten zorgen dat regelgevende en juridische kaders worden bijgewerkt om gelijke tred te houden. Bijvoorbeeld: hoe stellen we aansprakelijkheid vast als een medicijn wordt goedgekeurd op basis van een nieuwe methode die later onverwachte effecten blijkt te hebben? Zorgen dat organ-on-a-chip-methoden goed gevalideerd zijn, helpt dit te beperken. Sommige ethici stellen dat als we overstappen op mens-gebaseerde modellen, we ook opnieuw moeten bekijken hoe we veiligheids- en effectiviteitsnormen definiëren – mogelijk deze verhogen, omdat we preciezere instrumenten hebben. Op mondiale schaal is eerlijke toegang tot deze technologieën een aandachtspunt: ontwikkelingslanden hebben mogelijk niet de middelen om snel hightech organ-on-a-chip-tests in te voeren, waardoor internationale steun of technologieoverdracht nodig kan zijn, anders kan er een kloof ontstaan waarbij alleen bepaalde landen aanvankelijk afstappen van dierproeven.
Vanuit het perspectief van maatschappelijke waarden weerspiegelt de verschuiving naar dierproefvrij testen een groeiend mededogen en respect voor andere levende wezens. Het sluit aan bij het idee dat wetenschappelijke vooruitgang niet ten koste mag gaan van onnodig lijden. Als het succesvol is, kan organ-on-a-chip-technologie een punt van publieke trots en steun worden, vergelijkbaar met de ruimtewedloop of andere grote wetenschappelijke ondernemingen, omdat het een moreel dilemma oplost en tegelijkertijd de wetenschap vooruithelpt. We zouden een toekomst kunnen zien waarin medische doorbraken niet alleen worden geprezen omdat ze mensenlevens redden, maar ook omdat ze geen dierenlevens kosten in het proces. Nu al zien we dat in beleidskringen het verminderen van dierproeven wordt gepresenteerd als een teken van vooruitgang en innovatie ema.europa.eu.
Concluderend zijn de ethische en maatschappelijke implicaties van organ-on-a-chip-technologie grotendeels transformerend en positief. Het biedt een toekomst waarin we menselijker innoveren, waarbij wetenschappelijke praktijken worden afgestemd op de veranderende morele verwachtingen van de samenleving. Natuurlijk zullen transparantie en educatie essentieel zijn – het publiek moet op de hoogte worden gebracht van deze nieuwe methoden en worden verzekerd van hun effectiviteit, om het vertrouwen in de manier waarop medicijnen worden getest te behouden. Als organ-on-a-chip haar belofte waarmaakt, kijken we misschien terug op dierproeven als een ruwe, archaïsche benadering, vergelijkbaar met andere verouderde praktijken in de medische geschiedenis. De reis is nog niet voorbij, maar elke vooruitgang in organ-on-a-chip brengt ons een stap dichter bij een wereld waarin levensreddende medicijnen kunnen worden ontwikkeld zonder laboratoriumdieren op te offeren, tot voordeel van zowel mensen als dieren.
Inzichten van experts en toekomstperspectief
Veel experts op het gebied van farmacologie, bio-engineering en ethiek zijn optimistisch dat organ-on-a-chip-technologie een centrale rol zal spelen in de toekomst van geneesmiddelenontwikkeling. Dr. Donald Ingber, de Harvard-professor die de ontwikkeling van de eerste long-on-a-chip leidde, wijst er vaak op dat deze systemen de kloof kunnen “overbruggen” tussen petrischaalexperimenten en levende mensen op een manier die niets anders kan. Hij en anderen benadrukken dat organ chips menselijke context bieden aan experimenten – iets wat diermodellen per definitie zullen missen. Naarmate er meer validatiegegevens beschikbaar komen, groeit het vertrouwen in deze systemen. Leiders uit de industrie, zoals Jim Corbett van Emulate, benadrukken hoe snel de zaken veranderen: “Dit is een duidelijke en bewuste verschuiving,” zei Corbett over het nieuwe standpunt van de FDA, waarmee hij onderstreepte dat wat ooit een futuristisch idee was, nu actief wordt geïntegreerd in de regulatoire wetenschap cen.acs.org.
Tegelijkertijd waarschuwen experts dat we realistisch en rigoureus moeten zijn. Geen enkele methode zal alle problemen oplossen, en organ-on-a-chip is geen wondermiddel. Dr. Anthony Holmes van NC3Rs in het VK heeft opgemerkt dat een combinatie van methoden – organ chips, computermodellering, high-throughput celassays – gezamenlijk de dierproeven zullen vervangen, en dat samenwerking essentieel is. Dit gevoel wordt gedeeld door regelgevers die belanghebbenden betrekken via workshops en werkgroepen nist.gov. De toekomst die zij voor zich zien is er een van “nieuwe benaderingsmethodologieën” die samenwerken om voorspellingen te verbeteren. In die toekomst wordt organ-on-a-chip gezien als een hoeksteen-technologie die menselijke orgaanreacties kan simuleren, terwijl andere hulpmiddelen (zoals computationele modellen) systemische fysiologie of genetica kunnen simuleren. Samen zouden deze dierproeven overbodig kunnen maken.
Een opvallend inzicht uit de industrie kwam van de CEO van Mimetas, die commentaar gaf op een IND-aanvraag ondersteund door hun organ-on-chip data: het vroegtijdig omarmen van mensrelevante modellen kan de ontwikkeling van therapieën versnellen mimetas.com. Dit weerspiegelt een bredere verandering in denkwijze – het gebruik van menselijke biologie als standaard testomgeving, in plaats van te vertrouwen op soortoverschrijdende extrapolatie. De verwachting is dat naarmate er meer succesverhalen verschijnen (zoals medicijnen waarvan een gevaarlijk bijeffect werd ontdekt door een chip, of een therapie die snel werd ontwikkeld dankzij chips), het hele farmaceutische paradigma zal verschuiven naar “human-first” testmodellen. Bedrijven die zich hierop aanpassen zullen waarschijnlijk een concurrentievoordeel hebben, doordat ze sneller kunnen falen (slechte medicijnen eerder elimineren) en zich kunnen richten op veelbelovende kandidaten.Vooruitkijkend voorspellen experts enkele fascinerende ontwikkelingen. Gepersonaliseerde geneeskunde zou een enorme impuls kunnen krijgen door organ-on-a-chip: stel je voor dat je cellen van een patiënt met een bepaald type kanker neemt, een microtumor op een chip kweekt samen met de eigen immuuncellen van die patiënt, en vervolgens een reeks medicijnen test om te zien welke het beste werkt – allemaal voordat de patiënt wordt behandeld. Dit zou werkelijkheid kunnen worden en behandelingen met ongekende precisie op het individu kunnen afstemmen. Onderzoekers kijken ook naar het integreren van CRISPR-genbewerking met orgaanchips om genetische ziekten op de chip te modelleren en gentherapieën te testen. Een ander gebied is milieu- en chemische testen – regelgevende instanties die verantwoordelijk zijn voor chemische veiligheid (niet alleen medicijnen) zijn geïnteresseerd in orgaanchips om cosmetica, voedseladditieven of industriële chemicaliën te testen op toxiciteit zonder dierproeven. De EPA in de VS heeft bijvoorbeeld initiatieven om dierproeven voor chemicaliën tegen 2035 te verminderen, en orgaanchips zullen waarschijnlijk deel uitmaken van die oplossing.
Samenvattend is de consensus onder experts dat organ-on-a-chip technologie klaarstaat om te revolutioneren hoe we geneesmiddelentests en ziekteonderzoek benaderen, maar dat er voortdurende inspanning nodig zal zijn om het volledige potentieel te realiseren. Het optimisme gaat gepaard met een gevoel van verantwoordelijkheid: om deze systemen grondig te valideren, ervoor te zorgen dat ze toegankelijk zijn en correct worden gebruikt, en kennis breed te delen. Naarmate dit veld volwassen wordt, komt het ooit onwaarschijnlijke idee van geneesmiddelenontwikkeling zonder dierproeven in beeld. Elk klein microfluïdisch chipje, met levende menselijke cellen, vertegenwoordigt zowel een wetenschappelijke doorbraak als een ethische vooruitgang. Samen sturen ze ons naar een toekomst van veiligere, snellere en meer humane geneesmiddelenontwikkeling – een toekomst waarin laboratoriumratten, konijnen en apen niet langer de standaard testonderwerpen zijn, en waar menselijke biologie op een chip de weg wijst in het redden van mensenlevens.
Bronnen:
- Ingber, D. et al., Wyss Institute, Harvard – Human Organs-on-Chips Overview cen.acs.org
- U.S. GAO – Human Organ-on-a-Chip: Benefits Over Animal Testing, Challenges to Adoption (mei 2025) gao.gov
- Walrath, R., Chemical & Engineering News (mei 2025) – “De verschuiving van de FDA weg van dierproeven opent deuren voor organoïde-makers” cen.acs.org
- Lake, D., Lab on a Chip Blog (RSC) – “Doorbraaktechnologieën in Organ-on-a-Chip” (jul 2024) blogs.rsc.org
- Clarivate Analytics – “Voorbij dierproeven: de opkomst van organen-op-chips” (okt 2024) b clarivate.com
- NIST Nieuws – “Ontwikkeling van standaarden voor Organ-on-a-Chip onderzoek” (feb 2024) nist.govnist.gov
- EMA 3Rs Working Party Rapport (2023) – Organ-on-Chip kwalificatie voor regulatoir gebruik ema.europa.eu
- Columbia Engineering Nieuws – “Plug-and-Play Organ-on-a-Chip” (apr 2022) engineering.columbia.edu
- Mimetas Persbericht – Organ-on-Chip data in FDA IND aanvraag (jul 2024) mimetas.com
- RSPCA Wetenschap – Dieren in onderzoeksstatistieken science.rspca.org.uk
- The Regulatory Review (Penn Law) – “Is het tijd om te stoppen met dierproeven?” (jan 2024) theregreview.org
- C&EN / Biospace – Markt voor dierproeven en faalpercentages cen.acs.org
