Biotechnologie
Nieuwe techniek maakt 3D‑printen van functioneel hersenweefsel mogelijk
3D‑printen van organen
3D‑printen, of additive fabricage, revolutioneert stilletjes de manier waarop productie wordt uitgevoerd, met nu honderden materialen beschikbaar voor 3D‑printen. Echter, misschien is het meest opwindende materiaal niet voor productie maar voor medische doeleinden: biologische weefsels.
Bioprinten zou op een dag letterlijk mogelijk kunnen maken om op aanvraag een menselijk hart, lever of long te 3D‑printen, klaar voor transplantatie. Het is iets dat we onderzochten in ons artikel “Organen Op Afroep: Beste 3D‑bioprinting Aandelen”.
Een nieuw niveau in bioprinten is bereikt door een onderzoeksteam aan de University of Wisconsin–Madison, geleid door Su‑Chun Zhang, professor in neurowetenschappen en neurologie. Ze slaagden erin hersenweefsels te 3D‑printen die kunnen groeien en functioneren als typisch hersenweefsel. Dit is werkelijk revolutionair en een veel beter resultaat dan alle eerdere pogingen om hersenweefsels te 3D‑printen tot nu toe.
Geoptimalde bio‑ink
De sleutel tot deze wetenschappelijke doorbraak was het aanpassen van de gebruikelijke bioprinttechniek aan de specifieke behoeften van neuronen.
Normaal gesproken voegt bioprinten cellen verticaal aan elkaar toe, met behulp van een complex scaffoldmateriaal. In plaats daarvan koos Zhang’s team voor een horizontaal ontwerp en gebruikte een veel zachtere bio‑inkgel dan voorheen.
De zachtere gel stelt de neuronen in staat om te groeien en met elkaar te interageren precies zoals ze in een echt brein doen. De relatief dunnere gel zorgde bovendien voor betere zuurstofpenetratie, en het dunner gegroeide weefsel kon volledig voedingsstoffen uit de gel opnemen.
Bron: Cell Stem Cell
Alles bij elkaar creëert dit een weefsel dat veel meer lijkt op echt hersenweefsel dan elk bestaand model. Niet alleen zijn de weefsels beter verbonden, maar het is mogelijk voor neuronen om normaal met elkaar te communiceren, evenals ondersteunende cellen aan het weefsel toe te voegen. Deze ondersteunende cellen zijn geen neuronen die betrokken zijn bij de neuronale/neurale activiteit, maar spelen een sleutelrol in het functioneel en gezond houden van de actieve neuronen.
Een nieuw onderzoeksgereedschap
In vergelijking met wat momenteel wordt gebruikt, cerebrale organoïden, zijn deze 3D‑geprinte hersenweefsels veel realistischer en nuttiger voor het begrijpen hoe een echt brein werkt.
Bron: Broad Institute
Door de structuur van het modelhersenweefsel volledig te controleren, kunnen onderzoekers deze techniek gebruiken om realistische replica’s te maken van hersenen die lijden aan de ziekte van Alzheimer, het Downsyndroom, enz.
“Omdat we het weefsel op ontwerp kunnen printen, kunnen we een gedefinieerd systeem hebben om te bekijken hoe ons menselijke breinnetwerk functioneert. We kunnen heel specifiek kijken hoe de zenuwcellen met elkaar communiceren onder bepaalde omstandigheden, omdat we precies kunnen printen wat we willen.”
Aangezien het brein functioneert als een netwerk, zal het hoge niveau van onderlinge verbondenheid cruciaal zijn om fundamenteel onderzoek vooruit te helpen.
Het kersje op de taart is dat deze nieuwe printtechniek geen nieuwe apparatuur vereist. Het kan worden uitgevoerd met een commercieel verkrijgbare tafelmodel‑3D‑printer, en de analyse van de neuronen kan worden gedaan met gangbare methoden zoals microscoopbeeldvorming en elektroden, die al gebruikelijk zijn in neurologenlaboratoria.
Bioprinting‑aandelen
1. BICO Group AB
Het team van Pr Zhang gebruikte een Cellink printer om hun bioprinten van hersenweefsels uit te voeren.
In 2021 werd Cellink hernoemd tot de BICO Group, na de overname van Cytena in 2019 en Scienion in 2020. Cellink blijft de merknaam voor het bioprint‑gedeelte van het bedrijf.
Bioprinting vertegenwoordigde in Q3 2023 $16M aan omzet, naast de $28M in biosciences en de $12M in bioautomation.
Bron: BICO Group AB
Hoewel niet de enige in het veld, is Cellink duidelijk een zeer geavanceerde fabrikant van bioprint‑apparatuur. De prestatie van Pr Zhang met deze machines toont hun potentieel in neurologisch onderzoek, een gebied dat tot nu toe weinig bioprinten gebruikt.
Op de lange termijn zullen bioprint‑bedrijven waarschijnlijk evolueren van het leveren van gereedschap aan onderzoekers naar het worden van leveranciers van bioprint‑therapieën voor farmaceutische bedrijven aan patiënten. Dit zal op zijn beurt het aantal gebruikte bioprinters volledig veranderen en, nog belangrijker, het volume van maandelijks verkochte verbruiksartikelen.
Dit is hetzelfde proces dat plaatsvond bij andere fabrikanten van biolab‑apparatuur, waaronder genoomsequencingmachines van PacBio (PACB) en Illumina (ILMN), die uiteindelijk 80 % van hun omzet genereren uit terugkerende verkoop van verbruiksartikelen.
2. Organovo
(ONVO )
De eigen technologie van Organovo gebruikt 3D‑geprinte menselijke weefsels om belangrijke aspecten van echte menselijke weefsels na te bootsen, inclusief samenstelling, architectuur, functie en ziekte.
Dit werd gebruikt om nieuwe moleculen met therapeutisch potentieel te vinden. Door eerst de potentiële moleculen te valideren in het 3D‑weefselmodel hoopt het bedrijf het risico op mislukkingen in klinische proeven te verminderen, dankzij een realistischer in‑vitro cellulair model voordat er tests op mensen worden uitgevoerd.
De pijplijn van Organovo richt zich op Inflammatoire Darmziekte (IFD) en leverfibrose, met één programma in fase 2/3 van de klinische proef en één in fase 1. De resultaten van de fase 2a POC worden verwacht in de tweede helft van 2025.
Bron: Organovo
Er waren in 2022 2,1 miljoen gevallen in de VS en 13 miljoen gevallen wereldwijd van colitis ulcerosa, een vorm van IFD, wat een markt van $6,6 mrd vertegenwoordigt. Er wordt ook verwacht dat deze markt tot 2032 zal blijven groeien met een CAGR van 6 %, tot een markt van $12 mrd.
Aangezien Organovo een realistische simulatie van het intestinale weefsel gebruikt, met gepolariseerd epitheel en interstitiële laag, is het waarschijnlijk dat ze een goede in‑vitro representatie hebben van hoe hun medicijn bij een patiënt zal werken.
Bron: Organovo
Dit maakt Organovo een interessante aandeel voor beleggers die willen profiteren van de vroege fase van bioprinten en het gebruik ervan als model voor biotechbedrijven om nieuwe therapieën te ontdekken.
