Prijs voor topuitvinder Stephen Ash, een leven lang dialyse verbeteren

Tekst: Marlies Noordzij

Kampen is de stad waar het allemaal begon: hier vond Willem Kolff de eerste werkende kunstnier uit en in 1945 overleefde de eerste patiënt met acuut nierfalen langere tijd dankzij zijn dialysemachine. Vandaar dat het symposium over het verleden, heden en de toekomst van nierfunctievervangende therapie juist in Kampen plaatsvond. Ruim honderd nefrologen, onderzoekers, wetenschappers, technici en patiënten kwamen er bij elkaar.

De dag voor het symposium spraken wij Stephen in een hotel in Amsterdam. Samen met zijn vrouw en dochters reisde hij al een paar dagen eerder naar Nederland om de stad te bekijken. Precies in het weekend dat Amsterdam haar 750-jarig bestaan groots vierde op de ring A10. De familie Ash bleek weinig last te hebben van de drukte en richtte zich op het bezoeken van meerdere musea en het Anne Frank Huis. Na deze culturele activiteiten vindt Stephen het fijn weer te kunnen praten over zijn grootste hobby: dialyse.

Dr. Stephen Ash is een gepensioneerd Amerikaans nefroloog. Al vrijwel zijn hele leven zet hij zich met allerlei uitvindingen en innovaties in voor het verbeteren van dialysebehandeling. Zo werkte hij aan verschillende dialysemachines, katheteronderdelen en medicijnen. Dat deed hij eerst aan verschillende universiteiten en later vanuit zijn eigen bedrijven HemoCleanseTechnologies en Ash Access Technology. Daarnaast was hij medeoprichter van verschillende spin-off biotechnologiebedrijven.

Hoe kwam Stephen Ash eigenlijk ooit terecht in de wereld van de dialyse? ‘Al tijdens mijn opleiding geneeskunde raakte ik gefascineerd door de nier en dan vooral door het vermogen van dit orgaan om zichzelf te kunnen herstellen’, vertelt hij. ‘Ik was dol op natuurkunde, maar ik miste in de natuurkunde wel een beetje de menselijk kant, ik wilde graag mensen helpen. Daarom leek geneeskunde me een mooie mix van mens en techniek. Ergens in de jaren ’70 kwam ik tijdens mijn opleiding voor het eerst in aanraking met een patiënt die werd behandeld met dialyse. Ik vond het wonderlijk dat je met cellofaan en zout water – in die tijd zo’n 120 liter in een enorme machine – zoveel giftige stoffen uit een lichaam kunt verwijderen. Maar tegelijk was ik meteen van het volgende overtuigd: dit moet beter kunnen!’

Stephen stortte zich, nadat hij in 1975 zijn opleiding had afgerond, op onderzoek naar dialyse. Zijn eerste echte baan had hij bij de ‘Division of Artificial Organs’ van dr. Kolff aan de universiteit van Utah in Salt Lake City. ‘Ik schreef hem een brief waarin ik vroeg of ik hem een zomer mocht komen helpen bij de ontwikkeling van de draagbare kunstnier (wearable artifical kidney; WAK). Hij accepteerde mijn voorstel. Hier kwam ik voor het eerst in aanraking met engineering science ofwel technische wetenschappen. Heel inspirerend om te zien hoe een hele groep artsen, technici en wetenschappers samenwerkte aan één gezamenlijk doel.’

‘Wat ik me vooral herinner, zijn de ‘ochtend conferenties’ die elke dag werden gehouden. Om de beurt presenteerden de onderzoekers op de afdeling hun nieuwe ideeën aan alle collega’s, inclusief dr. Kolff, zodat ze elkaar feedback konden geven. Toen ik zelf aan de beurt was, was ik heel nerveus. Ik presenteerde mijn ideeën voor een nieuw type dialysemachine, die zou werken als een soort long die vloeistof naar binnen en weer naar buiten verplaatst via een katheter. Na afloop verwachtte ik een uitgebreide reactie, maar het enige dat Kolff zei was: Je moet eens gaan lezen over de longen van vogels. Op dat moment was ik wat teleurgesteld, maar toen ik later zijn advies volgde, realiseerde ik me dat hij gelijk had. Vogels hebben namelijk een ander en efficiënter ademhalingssysteem dan mensen en andere zoogdieren, waarbij er een aparte route is voor in- en uitgeademde lucht. Een paar jaar later heb ik dat principe gebruikt in mijn eigen dialyse-apparatuur.’

In het lab van Kolff dacht Stephen verder na over de perfecte WAK. Hij keerde terug naar Lafayette om als arts aan de slag te gaan én een dialyselaboratorium op te starten aan het Biomedical Engineering Center van Purdue University. Samen met collega’s bedacht hij daar de zogenaamde ‘Sorbent Suspension Reciprocating Dialyzer’ (SSRD), een draagbare dialysemachine die gebruik maakte van sorbent-techniek om afvalstoffen uit het bloed te verwijderen (zie voor uitleg daarover: de cursieve tekst onderaan bij dit artikel). ‘We waren al heel ver met de ontwikkeling van de SSRD: we hadden al patent aangevraagd en gekregen en er waren zelfs al wat dierstudies met de machine uitgevoerd, toen de ontwikkeling ervan werd afgebroken, omdat de financiering vanuit de industrie werd stopgezet.’

Deze uitvinding sneuvelde dus pas heel laat in het ontwikkelingsproces. Vond Stephen dat niet erg? ‘Natuurlijk was dat een enorme teleurstelling, maar ik heb me altijd gerealiseerd dat frustraties en mislukkingen helemaal niet zo erg zijn en erbij horen, daar leer je van. Dus heb ik daarna gewoon weer een nieuw idee gelanceerd.’

In de afgelopen vijftig jaar ontwikkelde Stephen samen met zijn collega’s twaalf nieuwe apparaten, hulpmiddelen en medicijnen die dialyse simpeler en veiliger moesten maken en bovendien beter geschikt waren voor behandeling thuis. Het viel hem tegen hoeveel moeite het kost om zo’n nieuwe uitvinding daadwerkelijk op de markt te krijgen om patiënten kunnen helpen.

Over zijn ervaringen schreef hij een boek dat hij in 2023 eigen beheer uitbracht. Het kreeg de veelzeggende titel Success is just running out of mistakes – A lifelong quest to make haemodialysis simple, safe and effective. (Red.: te koop via diverse online boekenwinkels).

‘Ik ontdekte dat er veel stappen nodig zijn om een product succesvol in de markt te zetten en al die stappen zijn traag en ingewikkeld', vervolgt Stephen. 'Uiteindelijk zijn maar twee van mijn producten wereldwijd een succes op de markt geworden, zeven zijn vroegtijdig gesneuveld en aan drie projecten werk ik nog steeds.

De weg naar de praktijk is moeilijk. Dat heeft vooral te maken met commerciële belangen. Helaas heb je als onderzoeker geen controle over de marketing van een nieuw product. Gevestigde bedrijven willen meestal ook niet te veel geld investeren om hun producten en strategieën te veranderen. Juist daarom geloof ik dat er veel mogelijkheden zijn voor nieuwe, kleine bedrijven.

Het Nederlandse Nextkidney – opgericht op initiatief van de Nierstichting – is daar een mooi voorbeeld van. Bovendien staan artsen niet altijd welwillend tegenover nieuwe technieken. Zij willen vaak liever niet te veel tijd investeren om erover te leren.’ Voorzichtigheid bij het uitproberen van iets nieuws kan ook meespelen.

Stephen denkt dat patiënten(verenigingen) mogelijk een actievere rol kunnen pakken om deze processen te versnellen. ‘Ik zou tegen patiënten willen zeggen dat ze best duidelijker kenbaar mogen maken hoe ze hun ziekte en behandeling ervaren. Natuurlijk moet je niet elke week bij je nefroloog gaan klagen, maar je mag gerust af en toe zeggen wat je haat aan dialyse en hoe vervelend het voor je is.

Door je stem te laten horen, kun je innovatie in gang zetten en anderen ervan bewust maken dat dialyseren geen volledige oplossing biedt bij nierfalen. Dat draagt eraan bij dat de ontwikkeling van betere behandelingen niet stil blijft staan. Nog te veel patiënten moeten het doen met centrum hemodialyse, terwijl dat in mijn ogen geen goede vervanging is voor thuis- en/of nachtelijke hemodialyse, omdat het veel minder effectief is en meer belastend voor een patiënt.

Zeker 30-50% van de patiënten zou thuisdialyse moeten kunnen krijgen. Mensen krijgen thuis ook andere behandelingen zoals sondevoeding en beademing, dus dan moet thuisdialyse ook haalbaar zijn. En dan voorlopig niet met een Wearable Artificial Kidney, maar met een compacte kunstnier die mensen op hun nachtkastje kunnen zetten.’

Wat vindt hij zelf eigenlijk zijn beste uitvinding? ‘Tja, ik had het liefst geantwoord dat één van de nieuwe sorbent-dialysetechnieken het meest succesvol was, maar dat is niet het geval. Ik denk dat het de kaliumbinder natriumzirkoniumcyclosilicaat (merknaam Lokelma©) is, een medicijn dat de hoeveelheid kalium in je lichaam omlaag kan brengen.'

'Gewoonlijk zorgen je nieren ervoor dat de hoeveelheid kalium in het bloed op goed niveau is, maar bij nierschade lukt dat soms niet meer en lopen kaliumspiegels te hoog op. De nieuwe kaliumbinder is makkelijk in water op te lossen en smaakt minder vies dan soortgelijke middelen. Op basis van deze ervaring heb ik geleerd dat je niet verrast moet zijn als je grootste successen de projecten zijn waar je het minst van had verwacht.’

Tot slot wil Stephen aan andere onderzoekers en uitvinders meegeven dat het belangrijk is om niet op te geven en hoop te houden. ‘Er zijn ontelbaar veel hordes tussen het ontwikkelen van een bewezen succesvol product en het volledig op de markt krijgen ervan. Veel daarvan liggen buiten je eigen macht. Wanhoop niet, zelfs als je idee het niet redt, zal het anderen stimuleren om verder te zoeken naar een nóg betere oplossing. Met doorzettingsvermogen, creativiteit en flexibiliteit kunnen we dialyse verbeteren, op dat vlak zouden we het voorbeeld van Kolff moeten volgen.’

Veel van de uitvindingen van Stephen Ash zijn gebaseerd op ‘sorbents’: stoffen die bepaalde chemische stoffen kunnen binden. Deze techniek is van waarde bij dialyse, want sorbents kunnen afvalstoffen uit de spoelvloeistof aan zich binden waardoor deze opnieuw gebruikt kan worden. Zo kan dialyse uitgevoerd worden met kleinere hoeveelheden water, waardoor kleinere, draagbare dialysemachines mogelijk zijn.
De Nierstichting maakt bij het ontwikkelen van de draagbare kunstnier ook gebruik van sorbentmaterialen.

 Stephen gebruikte sorbent-technieken in hulpmiddelen die hij ontwikkelde voor de behandeling van nierfalen, leverfalen en andere ziektes: ‘Ik ben blij dat de sorbent-techniek zo succesvol is. De volgende stap is nu om manieren te ontwikkelen om sorbents herbruikbaar te maken ofwel te recyclen. En zo de kosten en afvalproducten van de huidige dialysebehandelingen te verminderen.’