Caralynn Nowinski Collens, Ramille Shah en Adam Jakus hebben jarenlang innovatieve technologie ontwikkeld om gewonde botten te regenereren. De resultaten waren, zo dachten ze, . . . Oké. Het bedrijf dat zij hebben opgericht, Dimension Bio, heeft goedkeuring gekregen van de Food and Drug Administration voor zijn aanpak: het leveren van een 3D-geprint rooster of ‘scaffold’ waarin nieuw bot kan groeien. Het vormde echter niet snel genoeg nieuw bot om te concurreren met gevestigde behandelmethoden, zoals het transplanteren van het eigen botweefsel van de patiënt.
Maar Collens, CEO van Dimension, 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 kunnen helpen om in ongeveer drie jaar een ambitieuzer doel te bereiken: het bouwen van een menselijke lever met behulp van zijn schavot 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. Dit kan ademruimte bieden voor een gewonde of zieke lever om te genezen, of tijd kopen voor de patiënt 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 vaak het gevolg van vetophoping, virale hepatitis B en C, of langdurig alcoholmisbruik, hoewel er ook andere oorzaken bestaan.)
“De sterftecijfers zijn erg hoog als een patiënt geen transplantatie kan krijgen. En dat is waar we (hulp) proberen te bieden”, zegt Collens.
Herdruk van de oude wetenschap
Het bouwen van een platform waarop cellen kunnen groeien is niets nieuws, geeft Collens toe, en het materiaal dat het bedrijf gebruikt ook niet: polymelkzuur-co-glycolzuur. PLGA wordt aangetroffen in de dagelijkse geneeskunde, onder meer in het oplossen van hechtingen, huidvullers en kleine capsules voor het afleveren van medicijnen aan het lichaam.
De innovatie van Dimension Bio ligt in de manier waarop het 3D-printen gebruikt om de PLGA-steiger te bouwen, onderdeel van een algemeen systeem genaamd BioNidum. “(Wanneer) we het in het lichaam stoppen, ontstaat er heel snel nieuwe bloedvaten, en dat is ongebruikelijk”, zegt Collens, waarbij hij opmerkt dat het immuunsysteem het vreemde lichaam doorgaans isoleert en verhindert dat de 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 bloedvaten in het nieuwe weefsel groeien.
Het bedrijf heette oorspronkelijk Dimension Inx, een beetje een woordspeling. “Wij maken biomateriaalinkten”, 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 landelijk netwerk van instituten gefinancierd door de federale overheid en bedrijven, waaronder Microsoft en Lockheed Martin. In 2015 stuurde een van de bestuursleden Collens een e-mail “en zei: ‘Ik zag net deze rockster, een jong faculteitslid, aanwezig, en ik denk dat je haar eens moet ontmoeten'”, herinnert hij zich.
Shah, toen hoogleraar materiaalkunde, en toen afgestudeerde student Jakus richtten Dimension Inx op in 2016, en Collens trad toe als medeoprichter en CEO in 2019. 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 Dimension. Het totale personeelsbestand is “ongeveer 70% divers”, zegt Collens. “Ik zal alleen zeggen dat dit opzettelijk is omdat 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 grote investeringsregio’s en doorgaans geen biotechbedrijven financiert. Het bedrijf plant wat zij een Series A2-financieringsronde noemt in 2026, met als doel maximaal $ 50 miljoen op te halen.
Verbeter 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 mini-lever van Dimension. Dit komt omdat CMFlex slechts het platform is waarin de cellen van de patiënt kunnen groeien, in plaats van dat er nieuwe cellen worden geïntroduceerd. Bone voorzag Dimension van het “gemakkelijkste laaghangende fruit” om zijn technologie te demonstreren, zegt Collens, omdat het een natuurlijk regenereerbaar weefsel is. “We plaatsten deze matrix of steiger erin om als gids of aanstichter te fungeren om nieuw bot te krijgen.”
De FDA heeft voor dit medische hulpmiddel geen proeven op mensen vereist. Hoewel succesvol in dierstudies, heeft Dimension ervoor gekozen een proefprogramma op patiënten uit te voeren voordat het product op de markt kwam. “We hebben veel voorbeelden van hoe we bot kunnen creëren bij patiënten en dieren,” zegt Collens, en hij voegt er echter aan toe: “We hebben het niet snel genoeg gedaan voor de benodigde structuur, en structuur betekent de hardheid om de krachten te weerstaan die je door bot kunt weerstaan.” Uiteindelijk besloot Dimension dat het werken met stof een grotere impact zou hebben en besloot CMFlex niet op de markt te brengen.
De overstap naar zacht weefsel en vervolgens naar organen maakte deel uit van de oorspronkelijke pitch voor investeerders. Het bedrijf doet bijvoorbeeld onderzoek naar het herstel van de functie van de eierstokken. Hij slaagde er ook in om insulineproducerende cellen in zijn schavot te laten groeien in diabetische muizen, 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 een aantal redenen op leverfalen geconcentreerd, maar waarschijnlijk een van de grootste redenen is dat het een enorm probleem is en dat er geen haalbaar alternatief bestaat behalve een levertransplantatie”, zegt hij.
Het plan van Dimension is om als tijdelijke oplossing een kleine, gestroomlijnde lever onder de huid te laten groeien totdat de volledige lever zich 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 gunstig. “Ze kozen voor een orgel dat zich kan reproduceren”, zegt hij.
Maar zelfs een mini-orgel is veel ingewikkelder dan een bot. “Het is een fundamenteel ander soort product als we het hebben over het op een steiger zetten van cellen”, 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 zaaien van muizen- en menselijke levercellen. Hiervoor waren honderden miljoenen cellen nodig. Maar volgens Collens kan het voor het bouwen van de menselijke miniatuurlever nodig zijn om 5 tot 20 miljard cellen op het schavot te zaaien.
Voor mensen zal Dimension stamcellen gebruiken om miljarden levercellen te produceren. Maar eerst komen de tests op ratten en varkens. Het programma 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 leververvanger? Het lijkt op zijn best een zeer ver verwijderd doel. Anderson weet niet zeker of dit mogelijk is, gezien de complexe structuur van het hele orgel. Collens zegt dat Dimension Bio voorlopig niet aan dit ambitieuze doel werkt. Maar ze sluit het niet uit.
“Ik denk dat we ons op een heel interessant keerpunt bevinden… van deze convergentie van techniek en biologie, waar we daadwerkelijk biologische systemen kunnen ontwikkelen die functies ondersteunen die we voorheen niet konden doen.”
