Malaria, een ziekte die wordt veroorzaakt door een infectie met de Plasmodium parasiet, wordt op mensen overgedragen door een beet van een geïnfecteerde vrouwelijke Anopheles mug. Wereldwijd is het aantal malariagevallen tussen 2014 en 2020 gestegen van 217 naar 229 miljoen, en elk jaar sterven er meer dan 600.000 mensen aan. Met deze toename van het aantal gerapporteerde gevallen en het optreden van resistentie tegen de gebruikte middelen in de loop der jaren, is het van groot belang om nieuwe antimalariamiddelen te ontwikkelen.
Tot nu toe werden diermodellen zoals niet-menselijke primaten en gehumaniseerde muizen gebruikt om de ziekte te begrijpen en antimalariamiddelen te ontdekken. Preklinische gegevens van deze modellen zijn echter van beperkte translationele waarde omdat diermodellen de menselijke infectie niet nauwkeurig kunnen nabootsen. Om dit probleem aan te pakken, zijn er nieuwe onderzoeksmodellen nodig die relevanter zijn voor de mens om de malaria-infectie bij de mens beter na te bootsen.
Hesperos, een bedrijf gevestigd in Orlando, Florida, heeft onlangs een multi-organ-on-a-chip ontwikkeld en geïnfecteerd met P. falciparum, een parasiet dat voornamelijk ernstige en dodelijke malaria veroorzaakt, waarmee de mechanismen van deze ziekte kunnen worden geanalyseerd en effectieve medicijnen tegen malaria kunnen worden ontwikkeld. De multi-organ-on-a-chip bestaat uit verschillende menselijke cellen om de werking van de lever, de milt en de celwanden van bloedvaten nauwkeurig na te bootsen. Deze drie organen zijn met buisjes aan elkaar verbonden, zodat rode bloedcellen door de chip heen kunnen stromen om zo de eerste fasen van systemische infectie met de P. falciparum parasiet te simuleren.
Onderzoekers hebben vervolgens de chip geïnfecteerd met twee typen malariaparasieten: één die gevoelig is voor chloroquine, een veelgebruikt malariamedicijn, en één die resistent is tegen chloroquine. Als gevolg van de infectie hebben onderzoekers de chip behandeld met chloroquine om de doeltreffendheid van de chip aan te tonen, en de resultaten zijn veelbelovend. De gevoelige parasieten reageerden sterk op de chloroquine, terwijl de resistente parasieten nauwelijks werden beïnvloed. Daarnaast ontdekten de onderzoekers dat een hogere dosis van het medicijn leidde tot meer beschadigde rode bloedcellen, wat precies een van de bekende bijwerkingen van het medicijn is.
Dankzij dit innovatieve en effectieve menselijke onderzoeksmodel zijn wetenschappers nu in staat om parasitaire interacties in real-time te bestuderen, malariamedicijnen te evalueren, en eventuele bijwerkingen vast te stellen. Het gebruik van het model zal daarom de ontwikkeling van effectieve en betrouwbare malariamiddelen enorm versnellen. Dit bespaart niet alleen een groot aantal proefdieren, maar zal ook een groot verschil maken voor de honderdduizenden patiënten die elk jaar sterven aan malaria.