Het maken van kweekbloed is een hele uitdaging. Dankzij de samenwerking met het bedrijf Getinge en de TU Delft is het Sanquin gelukt om rode bloedcellen te kweken. De expertise van de TU Delft ligt in de kweekcondities, Gettinge produceert op maat gemaakte 3D- geprinte bioreactoren. De oogst per kweek is tot nu toe nog beperkt. De volgende stap is het opschalen van de productie door het kweekmedium te optimaliseren en grotere bioreactoren te gebruiken.
Het kweken van rode bloedcellen staat al langer op het verlanglijstje van Sanquin. Een van de redenen is volgens Emile van den Akker dat patiënten dan beter gematcht bloed kunnen krijgen. Hij is groepsleider van de afdeling Hematopoëse van Sanquin, een groep die zich bezighoudt met bloedvorming. `Dat matchen doen we al zo goed mogelijk met donorbloed. Maar er zijn mensen met chronische bloedarmoede, zoals sikkelcelziekte en thalassemie, die heel vaak bloed nodig hebben. Dan kunnen er gaandeweg toch afweerreacties tegen het vreemde bloed ontstaan. Het enige alternatief is dan een stamceltransplantatie. Het is natuurlijk veel mooier om die afweerreacties te voorkomen met gematcht kweekbloed.’
iPS-cellen
Van den Akker legt uit dat Sanquin zogenaamde geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPSC) gebruikt voor het kweken van rode bloedcellen. Deze worden gemaakt door erytroblasten – voorlopercellen van de rode bloedcel – te herprogrammeren tot de gewenste iPSC-lijn. Hoewel er meer dan 360 verschillende bloedgroep-antigenen bestaan, zijn volgens Van den Akker zes tot acht iPSC-lijnen met elk een bepaald bloedgroepprofiel voldoende om 95 procent van de bevolking te voorzien van gematcht bloed. `Dat kweken van bloed doen we in bioreactoren. Om dit mogelijk te maken, werken we nauw samen met de TU Delft en Getinge.’
Getinge – voorheen Applikon Biotechnology - ontwerpt en produceert bioreactoren. Speciaal voor het kweken van bloed heeft het bedrijf samen met Sanquin en de TU Delft, dat vooral is gespecialiseerd in de kweekcondities, een nieuwe bioreactor ontworpen. Deze is van plastic, wordt 3D geprint en is voor eenmalig gebruik. Er is voor Sanquin een versie van een halve en een van drie liter. Ze zijn cilindervormig met een ronde bodem voor een geleidelijke menging van het kweekmedium en de differentiërende iPS-cellen. Een schoepenwiel maakt honderd tot tweehonderd rotaties per minuut tijdens de kweekperiode van 7 tot 8 weken.
Eenmalig gebruik
Timo Keijzer, director product marketing bij Getinge, vertelt dat het grote voordeel van eenmalig gebruik is, dat de klant zo’n reactor meteen kan gebruiken. `Multi-use bioreactoren moet je na iedere kweek opnieuw schoonmaken en steriliseren. Bij de single-use bioreactoren hebben wij dat al voor de klant gedaan. Bovendien heb je nooit te maken met overblijfselen van de vorige kweek. Wij produceren de vaten onder Good Manufacturing Practice-condities volgens de specificaties van Sanquin. Uiteindelijk wordt ons reactorvat aangesloten op een controller om de kweekcondities op peil te houden. Dat kunnen de waardes zijn die ook in het lichaam voorkomen. Het zijn immers levende cellen die Sanquin kweekt. Dus de temperatuur is 37 graden, de pH-waarde 7 en de opgeloste zuurstof varieert tussen 10 tot 40 procent.’
Kosteneffectiever
Hoewel het kweken van bloed lukt, is de opbrengst per reactorvat nog beperkt. Een vat van drie liter, waarin ongeveer twee liter kweekmedium zit, levert nu slechts tien milliliter transfusiebloed op. Voor één transfusie is 220 milliliter nodig. Van den Akker: `We gaan daarom het kweekmedium, dat we samen met het Duitse bedrijf PAN-Biotech hebben ontwikkeld, verbeteren. Daarin zitten allerlei stoffen – denk aan aminozuren, glucose en groeifactoren – om de iPS-cellen te voeden. Om het medium kosteneffectiever te maken, kijken we welke stoffen daarin de cellen daadwerkelijk gebruiken en of we die stoffen ook kunnen hergebruiken. Ook willen we de dichtheid van onze kweek verhogen. Nu kweken we ongeveer 2 miljoen cellen per milliliter. Dat moeten er minstens 100 miljoen worden.’ Keijzer vult aan dat grotere reactoren nodig zijn. `Wij kunnen ze ook leveren van 1000 of 2000 liter. Dat zijn dan grote plastic zakken met een roermechanisme.’
Transportmiddel
Er is nog een lange weg te gaan om kweekbloed op grote schaal tegen lage kosten te produceren. Wel wil Sanquin het gedrag van kleine hoeveelheden alvast bij vrijwilligers testen. En er is volgens Van den Akker nog een andere invalshoek. `We kunnen de gekweekte bloedcellen ook gebruiken als transportmiddel door er stoffen in te stoppen die kankercellen gericht doden. Of we brengen er enzymen in die toxische stoffen als gevolg van ziekten opruimen. Daar heb je maar heel weinig cellen voor nodig. Dat is een ander spoor waarmee we bezig zijn en dat veelbelovend is.’