ENGINEERINGNET.BE - De focus ligt op het ontwikkelen van 3D-biogeprinte nieren. We ontmoetten CEO Vidmantas Šakalys die in Brussel was om het bedrijf en zijn ambities voor te stellen tijdens het Research & Innovation Transforming European Healthcare event. “We hopen er de juiste partners te vinden.
“Door samen te werken met vooraanstaande onderzoekers en medische instellingen willen we onze geavanceerde technologie naar de voorgrond van de bioprintindustrie brengen en een betekenisvolle impact hebben op de patiëntenzorg.” Het printen van klantspecifieke levende organen belooft een revolutie in de behandeling van nierziekten en gerelateerde aandoeningen.
Het probleem dat Vital3D wil oplossen is onder meer de ‘traagheid’ van het 3D-bioprinten. Met femtoseconde lasers wil het het printproces drastisch versnellen. Het bedrijf heeft het over zijn FemtoBrush technologie. In de plaats van een nier ‘punt voor punt’ op te bouwen hoopt het, gebruikmakend van een zogenaamde Spatial Light Modulator, die de vorm van de laserbundel dynamisch aanpast tijdens het printen, veel sneller te werken. Deze hybride benadering zou mettertijd een nier kunnen printen in 24 uur in de plaats van 14 dagen …
Schakels in de ketting
Vital3D werd in november 2021 in Vilnius opgericht. “We waren al enkele maanden eerder aan de slag”, zegt Šakalys. Hij trok 2 miljoen euro aan privé-investeringspartners aan die impact willen maken op de langere termijn. “Ons doel is ambitieus. Het zal wellicht vijftien à twintig jaar duren vooraleer we een functionele nier kunnen printen. Maar eenmaal we de technologische doorbraak realiseren, zullen we wereld-wijd schalen. We willen uiteindelijk rond de technologie en het printen van transplantatieorganen diensten verkopen.”
Hoe stelt hij het zich voor? De patiënt komt naar het hospitaal voor een nieronderzoek, ondergaat de nodige testen en opmetingen om misschien een maand later zijn transplantatie te krijgen. Ondertussen is de patiëntspecifieke nier met eigen stamcellen geprint en kreeg de nieuwe nier enkele weken de kans om in de incubator uit te groeien. “Een nier kunnen printen is maar een klein deel in het geheel. Daartoe moeten we nieren verstaan, de materialen kennen en ze kunnen verwerken”, zegt Šakalys.
Dat vergt een multidisciplinair team. Maar ook partnerships die hij nu onder andere zoekt in EU gesubsi-dieerde projecten. “Rond nieronderzoek praten we met Nederland. We vinden veel materiaalpartners in Duitsland. Denk aan polymeren voor het bioprinten. We hebben al verschillende materialen geprobeerd maar ze zijn alsnog ‘te traag’. Ook voor de levende cellen die in het materiaal moeten leven en groeien, kijken we naar Duitsland. Denk aan Fraunhofer, de Universiteit van Würzburg ... Lasertechnologie vinden we dichter bij huis.” Litouwen heeft een lange geschiedenis in lasers. “Zes jaar nadat de eerste laser werd uitgevonden, ging de Vilnius Universiteit in 1966 er al mee aan de slag. Na de onafhankelijkheid in 1990 hadden we geen geld aan de universiteit. Researchers gingen de technologie die ze er ontwikkelden commercialiseren. Daaruit ontstonden verschillende laserbedrijven.”
Sneller en preciezer
Er zijn nog enorm veel hindernissen te nemen. Het veld is ook zeer gefragmenteerd. Vandaag wordt er al huid geprint. Dat is relatief eenvoudig. “Een huid kan je immers langs twee kanten voeden. Maar al wat dikker is, meer omvang heeft, vergt vasculaire systemen.” Šakalys wijst er op dat ook andere organen -levers, harten …- reeds in het klein geprint worden.
“De grote uitdaging bestaat er in een ‘dik weefsel’ te printen waarin levende cellen gezaaid kunnen worden. Het vasculair netwerk is vooral dens en klein, met bloedvaten die een diameter hebben van nauwelijks 3 µm. De technologie, die zo nauwkeurig werkt, is er maar is heel traag. Een levensgrote nier printen, vergt de printer twee weken. En dan zijn de cellen lang dood. Het printen moet absoluut sneller. Die snellere lasertechnologie is echter minder accuraat dan 100 µm. “Het moet dus sneller én preciezer.”
Hij wil demonstreren dat hij een dens en zeer klein vasculair systeem kan bouwen en levende cellen in het weefsel kan enten. Dat wil hij doen met femtolaser 2PP technologie die twee fotonen laat interageren met elkaar. “Er wordt niks gesmolten. Er is geen hitte-inbreng. De femtogolven zijn zo kort dat ze polymeriseren zonder hitte in te brengen.” Het koud proces doodt geen cellen. Het gebezigde groene licht is ook transparant voor de cellen. “Als ik op andere plaatsen een bredere ‘borstel’ gebruik, kan het sneller. Onze ‘brush’ technologie maakt de straal op een dynamische manier groter en kleiner maar we kunnen de straal ook vorm geven.”
Polymeren en levende cellen
Vandaag is het nog niet duidelijk hoeveel verschillende materialen tegelijkertijd nodig te printen zijn. “Drie materialen? Welke stamcellen? Je moet hun groei monitoren en naar de gewenste functies sturen. Is het beter één type stamcel te laten groeien dan wel verschillende types cellen aan het werk te zetten? Een nefron, de basiseenheid van de nier, heeft vier functies. Voor de filtreerfunctie, bijvoorbeeld, komt er een handvol celtypes in aanmerking.” Aan de cellen zullen foto-initiatoren toegevoegd worden. Die zijn niet bijzonder celvriendelijk.
“Alles staat of valt met het vinden van het juiste polymeer dat snel print en veilig is voor de levende cel.” Een nier heeft wel dertien verschillende celtypes. Je hebt ze niet allemaal onmiddellijk nodig”, meent Šakalys. “Het probleem moet je wel in haalbare stappen opdelen.” AI creëert de beste oplossing van zijn stamcellen. Het zal ingezet worden om de data te verzamelen en een patiënt-specifiek model te bouwen. Na het printen zullen de cellen en de nier in de incubator moeten groeien.
“Een week of twee? Je wilt ondertussen de nier niet ver te hoeven transporteren.” Dat zal een impact hebben op de manier van werken. Šakalys verwacht dat er een lab van Vital3D met alle nodige apparatuur bij de belangrijkste hospitalen komt te staan. Misschien in een ‘lab in een container’?
Einddoel bereiken via tussenstappen
Vital3D telt vandaag acht mensen: een jurist, ethicus, een softwareontwikkelaar, een ingenieur en een biotechnica die met de cellen werkt … “We proberen niet te snel te groeien. Volgend jaar zoeken we investeerders voor een volgende ronde van 2 à 5 miljoen euro en zullen we wel snel groeien”, zegt Šakalys die het personeelsbestand dan elk jaar ziet verdubbelen. Als je klein bent, telt wel elke persoon en is voorzichtigheid geboden over wie je aan boord neemt, “zowel technisch als cultureel. Als iets me wakker houdt dan is het wel de juiste toepassingen en partnerships te vinden voor nuttige tussenstappen.” Er wordt gewerkt aan printtoepassingen voor graphs, stents, kleine weefsels …
“Deze tussenstappen genereren ondertussen inkomen. Iets wat investeerders ook willen zien.” Hij denkt aan organen op chip waarmee medicijnen kunnen uitgetest worden zonder een beroep te moeten doen op dierproeven, bijvoorbeeld. Maar ook aan micromedische toestellen. “Niets is vanzelfsprekend. Het is een zeer gereguleerde markt. Zelfs als je iets kunt printen, moet het eerst gecertificeerd zijn vooraleer farmabedrijven met je verder willen. Dat vertraagt je innovatie. Uiteraard plannen we de certificatie te regelen, terwijl we ontwikkelen. Maar je moet er wel steeds rekening mee houden.”
Competitie is geen concurrentie
“We zijn niet de enigen. De competitie is in deze gefragmenteerde markt zeer breed. Er worden ook verschillende technologieën uitgetest om uiteindelijk hetzelfde te realiseren maar 3D-printen met licht heeft wel zijn voordelen. De markt is enorm. Ik zie de competitie dan ook niet als concurrentie. We bouwen samen aan de markt.” Uiteraard verschillen medische omgevingen in de verschillende landen. Misschien is de regelgeving iets soepeler in China “maar dan moeten ze uiteindelijk ook naar hier komen en voldoen aan de regels hier. Met onze kennis van de femtosecondenlasers hebben we een grote voorsprong op China.”
Vital3D mikt voor partnerships op de EU en de VS. “We willen diensten leveren. Dat vergt vertrouwen op basis van lokale regelgeving. Hier begrijpen we wat er aan de hand is.” Šakalys houdt de voeten stevig op de grond. Velen denken dat de toekomst van bioprinting in de ruimte ligt. “Er is veel te doen omtrent newspace maar huid, bijvoorbeeld, wordt hier op aarde reeds geprint. Er moet nog heel wat gebeuren vooraleer we het onderzoek naar de ruimte schuiven. We zien wel hoe het evolueert.”
