Regina Luttge brengt expertises bij elkaar om hersenen op een chip te zetten.

‘Mijn uitdaging is om de groei van cellen in een bepaalde ruimte faciliteren’, stelt Regina Luttge. Als associate professor binnen de microsystems-sectie en hoofd van de groep neuro-nanoscale engineering aan de Tech­nische Universiteit Eindhoven coördineert ze het Connect-consortium (Connecting neural networks: Nervous-system-on-Chip Technology) dat, met € 6,8 miljoen EU-subsidie, een chip wil ontwikkelen die de verbindingen simuleert tussen het centrale zenuwstelsel en zijn verste voelhorens. Onderzoek naar de ziekte van Parkinson moet de eerste toepassing worden.

Luttge is microsysteemontwerper in hart en nieren. Na vijf jaar bij het Institut für Mikrotechnologie Mainz en een promotie in Londen vestigde ze zich in 2003 in Nederland: eerst bij MESA+ in Twente, sinds 2013 in Eindhoven. In 2011 ontving ze een ERC starting grant en rond die tijd rijpte het idee om in labs-op-een-chip, waarmee ze intussen ‘best veel’ ervaring had opgedaan, ook complexe weefsels te kweken.

‘In 3D is de morfologie van cellen anders’

Ze koos specifiek voor neuronale cellen. ‘Met behulp van microfluïdica en stam­celtechnologie wil ik rudimentair hersenweefsel ontwikkelen om onderzoek naar uitdagende ziektes te ondersteunen. Nu gebruiken ze nog muizen om via trial-and-error kandidaat-medicijnen te vinden. Maar bij mensen werken die uiteindelijk vaak niet.’

Microelektrodearrays, die de reacties van hersencellen op stimuli meten, maken al dertig jaar deel uit van Luttges vakgebied. ‘Maar op zo’n array groeien cellen als een 2D-tapijt. In 3D is hun morfologie anders. Een 3D-constructie houd je echter niet in leven door er van bovenaf voedingsstoffen op te druppelen, daar komt microfluïdica in het spel.’

Hoe krijg je voor zoiets EU-subsidie? ‘Je schrijft een heel goed voorstel’, vat Luttge samen. ‘En dat begint bij een uitdaging: welk probleem los je op?’ Vandaar dat parkinson-onderzoek. ‘Het had ook alzheimer of epilepsie kunnen zijn, zolang het een vraagstelling oplevert die je met microfluïdica kunt beantwoorden. Bij parkinson belanden verkeerd gevouwen eiwitten mogelijk vanuit zenuwcellen in de darmwand in het centrale zenuwstelsel. Dat transport willen we in kaart brengen.’

Commercialisering

De zes overige Connect-deelnemers brengen elk hun eigen expertise in. Zo kun je met hogeresolutiemicroscopie van de KU Leuven de eiwitten live volgen. ‘De starting grant was individueel, maar ik raakte zo wel in contact met anderen die hersenen bekijken’, vertelt Luttge. ‘Met de universiteit van Luxemburg ben ik bijvoorbeeld al enkele jaren bezig. In Sheffield bleken ze zenuwcellen te kweken vanuit darmstamcellen. En in Finland werken ze aan chemische sensoren, die je in je microfluïdica moet integreren als je aan high-throughputscreening wilt doen. Het Erasmus MC is onze medische partner en voor een eventuele commercialisering tekent het Amsterdamse bureau FFUND. Ik kan het niet in mijn eentje, dus ik zoek interactie met mensen die zelf ook baat hopen te hebben van zo’n chipsysteem.’