Deze startup kweekt minilevers om patiënten in leven te houden

Caralynn Nowinski Collens, Ramille Shah en Adam Jakus hebben jarenlang een innovatieve technologie ontwikkeld om beschadigd bot te regenereren. De resultaten waren dat, zo geloofden ze. . . oké Het bedrijf dat ze hebben opgericht, Dimension Bio, kreeg goedkeuring van de Food and Drug Administration voor zijn aanpak: het leveren van een 3D-geprint raster, of ‘scaffold’, waar nieuw bot in kan groeien. Het vormde echter niet snel genoeg nieuw bot om te concurreren met gevestigde behandelmethoden, zoals het transplanteren van het eigen botweefsel van een patiënt.

Maar Collens, de CEO van Dimensions, beschouwt de ervaring als een netto positief resultaat, waarbij de technologie en processen van het bedrijf bij de FDA worden gevalideerd. Dat zou de in Chicago gevestigde startup binnen ongeveer drie jaar kunnen helpen een ambitieuzer doel te bereiken: het bouwen van een menselijke lever met behulp van de steigers en gedoneerde cellen. Het zou eigenlijk een miniatuur, vereenvoudigde versie van het orgel zijn, bedoeld om goed genoeg te werken om iemand in leven te houden. Het zou een gewonde of zieke lever ademruimte kunnen geven om te genezen, of de patiënt tijd kunnen geven om een ​​transplantatie te ondergaan.

Volgens de Centers for Disease Control and Prevention stierven in 2023 52.222 mensen aan leverziekten en cirrose. Volgens de National Institutes of Health is het sterftecijfer als gevolg van cirrose tussen 2000 en 2019 met 26,4% gestegen. (Cirrose is meestal het gevolg van vetophoping, virale hepatitis B en C, of ​​langdurig alcoholmisbruik, hoewel er andere oorzaken zijn.)

“De sterftecijfers zijn erg hoog als een patiënt geen transplantatie kan krijgen. En dus proberen we daar (hulp) te bieden”, zegt Collens.

Herdruk van oudere Science

Het bouwen van een platform waarop cellen kunnen groeien is niet nieuw, geeft Collens toe, en dat geldt ook voor het materiaal dat het bedrijf gebruikt: polymelkzuur-co-glycolzuur. PLGA wordt aangetroffen in de dagelijkse geneeskunde, onder meer in het oplossen van hechtingen, huidvullers en kleine capsules om medicijnen aan het lichaam af te geven.

De innovatie van Dimension Bio is de manier waarop het 3D-printen gebruikt om de PLGA-steiger te bouwen, onderdeel van een algemeen systeem dat het BioNidum noemt. “(Wanneer) we het in het lichaam stoppen, krijgt het heel snel nieuwe bloedvaten, en dat is ongebruikelijk”, zegt Collens, waarbij hij opmerkt dat het immuunsysteem het vreemde lichaam doorgaans beschermt en verhindert dat bloedvaten gemakkelijk groeien.

Collens schrijft het succes toe aan een scaffold-structuur die poriën van verschillende grootte biedt, ontworpen om cellen te helpen gemakkelijk in de scaffold te bewegen en geen sterke immuunrespons uit te lokken. Door de grotere poriën kunnen de bloedvaten in het nieuwe weefsel groeien.

Het bedrijf heette oorspronkelijk Dimension Inx, een beetje een woordspeling. “We maken biomateriaalinkt”, zegt Collens.

De technologie is voortgekomen uit het TEAM-lab van de Northwestern University, een afkorting voor tissue engineering en additive manufacturing (een mooie naam voor 3D-printen), opgericht door Shah in 2010. Collens leidde destijds een geavanceerd productie-innovatiecentrum in Chicago, onderdeel van een nationaal netwerk van instituten gefinancierd door de federale overheid en Martin-bedrijven, waaronder Microsoft- en Lockhe-bedrijven. In 2015 stuurde een van de bestuursleden een e-mail naar Collens, “en hij zei: ‘Ik zag net dit jonge faculteitslid met een rockster aanwezig en ik denk dat je haar eens moet ontmoeten'”, herinnert ze zich.

Shah, destijds hoogleraar materiaalkunde, en toenmalig afgestudeerde student Jakus richtten Dimension Inx op in 2016, en Collens trad in 2019 toe als mede-oprichter en CEO. Jakus verliet het bedrijf in 2023. Shah fungeert als Chief Science Officer. Zij, Collens en drie andere vrouwen vertegenwoordigen alle stemgerechtigde leden in de raad van bestuur van Dimensions. Het totale personeelsbestand is ongeveer “70% divers”, zegt Collens. “Ik zou zeggen dat het alleen bewust is van het feit dat we er sterk van overtuigd zijn, en het is een van de waarden van het bedrijf, dat diversiteit leidt tot betere resultaten en betere innovatie.”

Het bedrijf heeft $ 20,52 miljoen opgehaald via startrondes in 2020 en 2021, en een Series A in 2023. Hoofdinvesteerders zijn onder meer KdT Ventures en Prime Movers Lab. Een andere grote investeerder is Revolution’s Rise of the Rest Seed Fund, dat zich richt op startups buiten de topinvesteringsregio’s en doorgaans geen biotechnologie financiert. Het bedrijf plant wat zij een Series A2-financieringsronde noemt in 2026, met als doel maximaal $ 50 miljoen op te halen.

Profiteer van de technologie

CMFlex – het vorige botreparatieproduct van het bedrijf – wordt beschouwd als een ‘medisch hulpmiddel’ dat een minder strenge FDA-beoordeling vereist dan medicijnen of de aankomende minilever van Dimensions. Dit komt omdat CMFlex eenvoudigweg het platform is waar de eigen cellen van de patiënt in kunnen groeien, in plaats van dat er nieuwe cellen worden geïntroduceerd. Bot was voor Dimension het “laaghangende fruit” om zijn technologie te bewijzen, zegt Collens, omdat het een natuurlijk regeneratief weefsel is. “We hebben deze matrix of steiger daarin geplaatst om als gids of aanstichter te dienen om nieuw bot te krijgen.”

De FDA vereiste geen menselijke proeven voor dit medische hulpmiddel. Hoewel het succesvol was bij dierproeven, koos Dimension ervoor om een ​​pilotprogramma bij patiënten uit te voeren voordat het product op de markt kwam. “We hebben veel voorbeelden van de mogelijkheid om bot te creëren bij patiënten en dieren”, zegt Collens, en voegt er echter aan toe: “We hebben het niet snel genoeg gedaan voor de structuur die nodig is – en structuur betekent de taaiheid om de krachten te weerstaan ​​die je door bot kunt weerstaan.” Dimension besloot uiteindelijk dat het werken met weefsel meer impact zou hebben en besloot niet met CMFlex op de markt te gaan.

De overstap naar zacht weefsel en vervolgens naar organen maakte deel uit van het oorspronkelijke pitchdeck voor investeerders. Het bedrijf onderzoekt b.v. herstel van de ovariële functie. Het slaagde er ook in insulineproducerende cellen te kweken die in diabetesmuizen in zijn schavot werden gezaaid, wat de weg zou kunnen vrijmaken voor de behandeling van diabetes bij mensen. Maar dat gebied was al een drukke markt, zegt Collens.

“Uiteindelijk hebben we ons om verschillende redenen op leverfalen geconcentreerd, maar waarschijnlijk een van de grootste redenen is dat het een groot probleem is en dat er geen goed alternatief is, afgezien van levertransplantatie”, zegt ze.

Het plan van Dimension is om als tijdelijke oplossing een kleine, vereenvoudigde lever onder de huid te laten groeien totdat de volledige lever kan herstellen of de patiënt een transplantatie kan krijgen. “Ik denk dat dit een goede weg is”, zegt James Anderson, een gepensioneerde professor in pathologie, macromoleculaire wetenschappen en biomedische technologie die meer dan veertig jaar les heeft gegeven aan de Case Western Reserve University. Anderson, die niet verbonden is aan Dimension Bio, beoordeelde zijn onderzoek en was onder de indruk van de methoden en resultaten. De lever, zegt hij, is niet alleen een waardevol doelwit voor de regeneratieve geneeskunde; het is ook een bevorderlijk iets. ‘Ze kozen voor een orgel dat zichzelf kan reproduceren’, zegt hij.

Maar zelfs een mini-orgel is veel ingewikkelder dan bot. “Het is een fundamenteel ander type product als we het hebben over het plaatsen van cellen op een steiger”, zegt Collens.

Bij muizen waarvan de lever opzettelijk was beschadigd, meldt het bedrijf dat het de overlevingskans met meer dan 70% heeft verhoogd na het inzaaien met levercellen van muizen en mensen. Er waren honderden miljoenen cellen voor nodig. Maar volgens Collens zou het voor het bouwen van de menselijke minilever nodig kunnen zijn dat het schavot wordt bezaaid met 5 tot 20 miljard cellen.

Voor mensen zal Dimension stamcellen gebruiken om deze miljarden levercellen te produceren. Maar experimenten met ratten en varkens komen eerst. Het schema van het bedrijf is agressief. Het doel is om in 2028 klinische proeven op mensen te starten.

De volgende vraag zou kunnen zijn: waarom kweken we niet een volledige leververvanging? Het lijkt op zijn best een heel ver doel. Anderson weet niet zeker of dit mogelijk is, gezien de complexe structuur van het volledige orgel. Collens zegt dat Dimension Bio momenteel niet aan dat verheven doel werkt. Maar ze sluit het niet uit.

“Ik denk dat we ons op een heel interessant keerpunt bevinden… van deze convergentie tussen techniek en biologie, waar we daadwerkelijk biologische systemen kunnen ontwikkelen die functies ondersteunen die we voorheen niet konden doen.”