Prijzengeld van 650.000 dollar brengt broodnodige dialyse-upgrade dichterbij

De prestigieuze KidneyX Prize is toegekend aan het onderzoeksconsortium MI-TRAM. Het internationale consortium ontwikkelt een klein apparaatje rondom een kleine (5x5mm) chip waarmee in principe alle hemodialyse-apparaten in de nabije toekomst veel efficiënter bloed kunnen zuiveren van schadelijke stoffen die de huidige apparatuur nu nog maar slecht kan verwijderen. Het team, waaraan vanuit het UMC Utrecht onderzoekers Karin Gerritsen, Marianne Verhaar, Leonard van Schelven en Fokko Wieringa deelnemen, kan met het prijzengeld van 650.000 dollar nieuwe stappen zetten in de ontwikkeling van de chips. De prijs werd donderdag 9 september uitgereikt tijdens de KidneyX Summit.

Een langverwachte upgrade voor bestaande hemodialyse-apparaten, maar ook draagbare of zelfs implanteerbare kunstnieren komt hiermee een stuk dichterbij. “Ik ben zeer aangenaam verrast door de winst,” zegt farmacoloog Roos Masereeuw, die vanuit de Universiteit Utrecht is verbonden aan MI-TRAM. “De concurrentie was hevig, en we dachten dat we als consortium met veel Europese leden weinig kans maakten op deze Amerikaanse prijs. Maar het winnen van de KidneyX Prize zet ons internationaal op de kaart.” Het consortium bestaat uit onderzoekers van IMEC, RWTH Aachen University Medical Center (Duitsland), het UMC Utrecht, en de Universiteit Utrecht.

Schadelijke stoffen filteren
De vraag naar een smart-filter-upgrade voor dialyseapparatuur is groot. Voor miljoenen nierpatiënten wereldwijd zijn hemodialyse-apparaten een eerste levensbehoefte. De apparaten filteren schadelijke stoffen uit het bloed en nemen daarmee de rol van gezonde nieren deels over. Die rol vervullen ze echter maar beperkt, want de apparaten verwijderen alleen de stoffen die door hun dialysefilters passen. Veel schadelijke stoffen blijven ongefilterd in het bloed achter, omdat ze zich hechten aan eiwitten die te groot zijn voor de poriën van de filters. Deze ‘gekoppelde’ stoffen (zogenaamde protein-bound uremic toxins, kortweg PBUTs) stapelen zich daardoor op in het lichaam van nierpatiënten, en kunnen veel schade toebrengen aan bloedvaten, hersenen en zenuwcellen.

Afvalstoffen lostrillen met radiogolven
De chip waaraan MI-TRAM werkt kan de schadelijke afvalstoffen lostrillen van het eiwit waaraan ze elektrostatisch zijn gekoppeld. Dat gebeurt door radiogolven te sturen door het bloed dat langs de filteropeningen van het dialysefilter stroomt. Als de stoffen eenmaal zijn “losgetrild”, kunnen ze door het dialysefilter van het dialyse-apparaat worden afgevoerd.

Toepasbaar op alle hemodialyse-apparaten
Prof. Joachim Jankowski (RWTH Aachen) had in een omvangrijke laboratorium-opstelling reeds aangetoond dat de aanpak werkt. IMEC heeft de technologie van Jankowski enorm weten te verkleinen, zodat die past op een gepatenteerde chip van 5x5 millimeter. Dankzij deze geringe afmetingen zijn de chips in principe storingvrij te combineren met alle denkbare hemodialyse-apparaten. De chip is tevens klein genoeg voor toekomstige draagbare of, op termijn, zelfs implanteerbare kunstnieren, en bevat óók nog een medische monitor voor ECG, (SpO₂) zuurstofmeting van het bloed, temperatuur en bio-impedantie spectroscopie (voor meting van de vloeistofhuishouding). Dit alles met een draadloze koppeling voor data en draadloos opladen.

Kwaliteit van leven verbeteren
“Het is echt baanbrekend dat wij mogen meewerken aan een compleet nieuwe technologie die nierdialyse veel efficiënter kan maken, en daarmee de kwaliteit van leven van nierpatiënten verbetert”, zegt Masereeuw. “In ons lab aan de Universiteit Utrecht gaan we volgen hoe de verwijdering van de afvalstoffen verloopt. Door die processen goed te volgen, kunnen we de efficiëntie en veiligheid van de chip aantonen.”

Nu naar een werkend apparaat
Uiteraard is een losse chip nog geen functionerend medisch apparaat, maar daarvoor heeft het UMC Utrecht nu juist een enorme troefkaart in handen: de afdeling Medische Techniek en Klinische Fysica (MTKF). Deze afdeling is volledig gecertificeerd om medisch-technische prototypes te bouwen onder ISO 13485 certificaat. Het is uiterst zeldzaam dat de medisch-technische afdeling van een ziekenhuis voldoet aan zo’n zware certificatie voor fabrikanten van medische apparatuur.

Na de welkome miniaturisatiestap, met als resultaat een goedkoop en in massa te produceren chip, is het doel nu om snel een apparaatje rond de chip te bouwen dat voldoet aan de veiligheidseisen. De nefrologen van het UMC Utrecht kunnen het MI-TRAM apparaatje meteen daarna in hun niermodellen pre-testen, zodat het zo snel mogelijk beschikbaar kan komen voor onderzoek tijdens de dialyse van mensen.

Over KidneyX
De prijs is beschikbaar gesteld door KidneyX, een publiek-private samenwerking tussen de American Society of Nephrology (ASN) en het Amerikaanse Ministerie van Volksgezondheid en Sociale Zaken (HHS). KidneyX heeft als doel de levens van nierpatiënten te verbeteren door innovaties aan te jagen op het gebied van preventie, diagnose en behandeling. https://www.kidneyx.org/PrizeCompetitions/IMEC

MI-TRAM
Het team achter MI-TRAM (Multi-compatible Implantable Toxin Removal Augmentation Module with fluid sensing) bestaat uit onderzoekers van IMEC, RWTH Aachen University Medical Center, het UMC Utrecht, en de Universiteit Utrecht.