Shocktherapie voor cellen

Een stroomschok toedienen om het hart op gang te brengen is vrij bekend. Maar elektrische pulsen lenen zich ook voor fijne handelingen, zoals het microscopisch manipuleren van cellen. Met het oog op gentherapie ontwikkelde promovendus Aswin Muralidharan (TNW, Chemical Engineering) een techniek om meerdere cellen tegelijkertijd te openen en stukjes dna in te brengen. Hij verdedigde zijn proefschrift op 26 oktober. 

Aan flarden
De grootste uitdaging voor het toedienen van medicatie bij cellen is om het membraan te openen en te sluiten zonder dat de cel doodgaat. Het membraan beschermt het binnenste van de cel, maar werpt daarmee ook een muur op voor medicatie.

Een elektrische puls kan het membraan tijdelijk openen. Maar iets te sterk of te lang en de puls scheurt de cel aan flarden. “Vooral als je meerdere cellen tegelijk doet is het moeilijk om iedere individuele cel secuur te openen met een puls, zonder een deel van de cellen te verliezen”, zegt Muralidharan.

Daarom onderzocht hij een manier om deze techniek, genaamd elektroporatie, op meerdere cellen te gebruiken terwijl ze in leven blijven. Muralidharan: “Pas als we dit voor meerdere tegelijk kunnen, wordt deze techniek interessant voor bijvoorbeeld gentherapie.”

Honderdduizend cellen
Muralidharan ontwikkelde een microfluïdisch ontwerp om cellen te vangen in kleine valletjes en ze tegelijkertijd op een kleine plek te openen. Dankzij de valletjes bereikt de elektrische puls een klein deel van de cel, waardoor slechts een paar micrometer van het celmembraan doorlaatbaar wordt voor medicatie.

^{Een foto van de valletjes, gemaakt met Scanning Electron Micropscopy (Bron: Aswin Muralidharan)}

Op deze manier wist Muralidharan binnen een paar seconden zeker vijftig cellen tegelijk te injecteren, waarbij bijna alle cellen overleefden. Een eerste stap richting het grootschalig behandelen van cellen met elektrische pulsen. “Voor een medische behandeling moeten we echter het ontwerp flink opschalen zodat er wel honderdduizend cellen behandeld kunnen worden binnen korte tijd,” zegt Muralidharan.

Immuuncellen
Tijdens zijn promotieonderzoek heeft Muralidharan stukjes dna bij modelcellen ingebracht. Een experiment dat raakt aan zogeheten ex vivogentherapie. Een vorm van gentherapie waarbij cellen van een patiënt buiten het lichaam zo worden aangepast dat ze zieke, lichaamseigen cellen aanvallen, waarna ze teruggaan naar de patiënt. “Willen we de techniek echt hiervoor gebruiken, dan moeten we eerst testen of deze ook werkt voor de specifieke cellen van de medische behandeling”, aldus Muralidharan.

Daarvoor is nog een lange weg te gaan, aangezien dit onderzoek voorlopig nog in het laboratorium plaatsvindt.

Dayinta Perrier / Freelance redacteur