Tagarchief: NEMO Kennislink

De populair-wetenschappelijke nieuwssite van Nederland

‘Het is geen automatisme; soms word je teleurgesteld’

Het principe achter onderzoeksconsortium NeuroBasic is om geneesmiddelen op een zinnige manier te testen op proefdieren, waarbij de ziekte die ze moeten genezen vooral tot uiting komt in hun gedrag. Een muis blijft echter een proefdier van dertig gram en lange snorharen. Is een muis wel zo geschikt om menselijke aandoeningen aan te meten? Aan het woord Chris de Zeeuw, programmadirecteur NeuroBasic en Steven Kushner, Transworkpackageleader Schizofrenie.

door René Rector, Sciencestories.nl & Rineke Voogt

Waarom is gekozen voor een muis als proefdier?

De Zeeuw: “We hebben voor 97 procent dezelfde genen als een muis. Dat betekent dat heel veel genetische defecten, die ervoor zorgen dat een bepaald eiwit niet of verkeerd wordt aangemaakt, bij een muis identieke problemen veroorzaakt. Bovendien kan een muis gemakkelijk genetisch gemanipuleerd worden, is een muis eenvoudig te houden, plant hij zich snel en makkelijk voort en is goedkoop – wat het altijd al tot een geschikt proefdier maakte.”

Toch zijn er ook cases bekend van medicijnen die op de muis goed werkte, maar in de klinische trials teleurstelden.

De Zeeuw: “Dat komt voor. We hebben het binnen NeuroBasic ook gezien. In de praktijk blijkt dan dat een proces genetisch dezelfde oorsprong heeft bij muis en mens, maar dat de mate waarin de genen tot expressie komen bij een mens toch anders is. Daarom is het ook zo belangrijk dat je goed blijft opletten zodra je de vertaalslag naar de mens gaat maken: het is geen automatisme dat het daar net zo werkt. Soms word je gedeeltelijk teleurgesteld. Het blijft echter ook interessant om te kijken wat er nu juist wel en wat juist niet vergelijkbaar is.”

Kushner: “Een proefdier is geen persoon: de muis is expliciet een model, niet de daadwerkelijke patiënt. Dat maakt het moeilijk. We moeten goed uitzoeken welke delen van de fysiologie vergelijkbaar of juist compleet anders zijn.”

Je zou ook kunnen kiezen voor een ander proefdier.

Kushner: “Het kan soms voordelig zijn om te kiezen voor bijvoorbeeld de zebravis of een fruitvlieg. Maar voor ons type hersenonderzoek blijft het essentieel dat het modelbrein lijkt op dat van een mens. Het brein moet zo ontwikkeld mogelijk zijn, maar het dier moet zo min mogelijk lijden. Een potentieel diermodel als een primaat komt dan te dichtbij: hun emoties lijken te veel op die van ons.”

De Zeeuw: “Er is geen beter model. Welk dier je ook kiest, de stap waarbij je van proefdier naar mens gaat blijft cruciaal. En juist omdat we wel veel lijken op andere zoogdieren, maar er wel degelijk verschillen zijn, wordt iets wat veelbelovend leek toch geen succes of slechts een gedeeltelijk succes.”

Het argument dat proefdieren soms helemaal niet zo’n goed model blijken, wordt door lobbyisten ook aangevoerd om dan maar helemaal van proef- dieren af te stappen. Wat vindt u?

De Zeeuw: “Ik heb wel sympathie voor de moraal die voorschrijft dat elk proefdier er één te veel is. Ik vind dat je proefdieren alleen maar mag opofferen als er een reële kans is op nieuwe kennis. Toen ik als jonge onderzoeker mijn eerste rat moest doodmaken, heb ik overwogen een carrièreswitch te maken. Maar de realiteit is nu eenmaal dat we geen alternatief hebben. Er zijn geen proefdieren in het rijkdom der zoogdieren die geschikter zijn voor genetische manipulatie dan een muis, en helemaal zonder proefdieren kan je eigenlijk alleen in sommige gevallen, door op gekweekt weefsel te testen, en dan nog moet dat weefsel ergens vandaan komen. Waar dat kan, gebeurt dat ook. Maar je kunt aan weefsel niet zien of het depressief is, of epileptisch. Je kunt dat alleen maar aan het gedrag van een levend organisme zien.”

Kushner: “Het komt er uiteindelijk op neer dat geen enkele patiënt medicijnen zou willen testen die hem kunnen schaden. Als je proefdieren volledig buiten beschouwing laat, neem je dus een enorm risico. Niet alles kun je testen op computermodellen of gekweekte cellen. Maar het is echt niet zo dat wetenschappers dolgraag met proefdieren werken. Hopelijk hebben we ze op een dag niet meer nodig. Als er een net zo goed alternatief was, al kwam het zelfs maar in de buurt van net zo goed: ik zou het morgen overnemen, en velen met mij.”

Dit Kennislink hersenziekten NeuroBasic | hersenziektenverhaalLSHFES cover NL Diagnose, medicijnen, herstel | pathologen over pathologen schreef ik samen met RIneke Voogt en verscheen in Diagnose, medicijnen,
herstel, een boek onder mijn hoofdredactie over de resultaten van de LSH-FES-onderzoeksconsortia. Het verhaal hoort bij het gedeelte over onderzoeksconsortium Neurobasic.

Diagnose, medicijnen, herstel, werd uitgegeven door:

Nemo Kennislink | pathologen

Herstellen met stamcellen

Lichaamsmateriaal buiten het lichaam opkweken om ermee te knutselen spreekt tot de verbeelding. Maar er kan meer met stamcellen. Soms is het niet nodig om hele transplantaten te bouwen. Stamcellen zijn van grote waarde voor patiënten, ook als ze niet teruggeplaatst worden.

tekst: René Rector, Sciencestories.nl

Als een orgaan defect is, kun je proberen om het hele orgaan in een kweek es of met een printer opnieuw te maken. Maar dat is niet bij alle weefsels nodig. Soms volstaat het om op de plek van het defect iets nieuws te kweken. Maar hoe doe je dat?

Stamcellen functies laten oppakken

In de basis start dit soort onderzoek op dezelfde manier als de tissue engineers doen: ergens uit het lichaam worden stamcellen weggehaald. Buiten het lichaam worden deze stamcellen opgekweekt, waarna de onderzoekers ze laten differentiëren in de juiste soort cellen. Die worden daarna weer ingespoten in het lichaam, waar ze de functie oppakken die het lichaam zelf niet meer kan vervullen. Het klinkt eenvoudiger dan het is. Elke stap in het proces is uitdagend. Vind, om te beginnen, maar eens de juiste stamcellen. En kweek ze daarna maar eens in een petrischaaltje. Wellicht de ingewikkeldste uitdaging is nog om zeker te weten dat je ze veilig terug kunt plaatsen. Dat laatste is niet altijd nodig.

Personalized medicine

Er zijn verschillende aandoeningen waar al medicijnen voor bestaan, maar waarbij de variatie in hoe patiënten op die medicijnen reageren groot is. De ene hartpatiënt of kankerpatiënt heeft enorm baat bij het medicijn, terwijl de ander niet reageert of zelfs schade ondervindt van het medicijn. Bij zulke geneesmiddelen zou je als arts eigenlijk op voorhand willen weten of wat je voorschrijft ook gaat helpen. Je wilt medicijnen personaliseren (ook wel personalized medicine genoemd).

Dat wordt steeds beter mogelijk. Onderzoekers zijn in staat om met behulp van stamcellen patiënt-eigen weefsel te kweken buiten het lichaam. Zo’n kweek dient dan als ‘proefkonijn’ om te voorspellen welk effect het geneesmiddel heeft.

Dit Kennislink regeneratieve geneeskunde Nirm cover NLverhaalLSHFES cover NL Diagnose, medicijnen, herstel | pathologen verhaal over stamcellen verscheen in Diagnose, medicijnen, herstel, een boek onder mijn hoofdredactie over de resultaten van de LSH-FES-onderzoeksconsortia. Het verhaal hoort bij het gedeelte over onderzoeksconsortium NIRM.

Pathologen gaan in de cloud

Praktisch gezien is op grote schaal samenwerken voor pathologen lastig. Hun object van studie bestaat uit flinterdunne plakjes weefsel onder de microscoop. Samen kijken betekent dat je naast elkaar moet gaan zitten. Tot voor kort. Ook pathologen werken nu in de cloud.

tekst Rene Rector, Sciencestories.nl

Traditioneel kunnen pathologen alleen samen naar een preparaat kijken met behulp van een zogenoemde multikop: een microscoop met twee sets kijkvensters. Even digitaal een bestandje mailen zit er niet in: tot een paar jaar geleden bestond er geen scanner die gedetailleerd genoeg een heel preparaat kon scannen. Een foto van een preparaat is al gauw vijf gigabyte groot en dat zet je niet even op de mail. Bovendien: alles wat een connectie heeft met internet is gevoelig voor informatielekken, en de informatie die weefselcoupes bevat is privacygevoelig.

3.000 Megapixel

“Beveiliging en de omvang van bestanden waren onze grootste uitdagingen”, vertelt Nikolaos Stathonikos, ICT-specialist bij de pathologie-afdeling van het Universitair Medisch Centrum Utrecht (UMCU) en projectleider van het tEPIS-project. Dit project, waarin pathologie-afdelingen van zes universitair medische centra en Philips participeren, beoogt om datgene te doen wat tot nu toe onmogelijk was: op afstand preparaten bekijken, informatie met elkaar te delen en grootschalig pathologisch onderzoek logistiek sterk te vereenvoudigen.

tEPIS, het Trait Enhanced Pathology Image Sharing-systeem, bouwt voort op een recente technologische ontwikkeling: het kunnen scannen van microscoopglaasjes. Preparaten zijn vaak minder dan een vierkante centimeter, maar recente scanners kunnen die vierkante centimeter scannen op een duizelingwekkende drieduizend megapixelformaat. Coupescanners leveren digitale beelden, die anders dan microscoopglaasjes niet kunnen breken, kwalitatief niet achteruit gaan en kopieerbaar zijn. Maar die beelden zijn niet alleen heel gedetailleerd, ze zijn ook enorm groot.

Medische gegevens

“Je kunt dat soort beelden normaliter niet met elkaar delen via het web”, stelt Stathonikos. “Hoe snel je verbinding ook is, ‘even door een preparaat scrollen’ is er niet bij.” De oplossing is een digitale techniek, waarbij alleen het deel wat je wilt bekijken via het web op jouw computer belandt. De scan blijft netjes op een server staan. De tEpis-software berekent welk deel van die scan, op welke vergroting, je computer moet tonen. Jan-Willem Boiten, projectcoördinator van het overkoepelende Trait-consortium: “Vergelijk het met Google Earth. Als je dat opstart, zie je afhankelijk van je locatie je eigen land in beeld. Ga je zoomen, dan stuurt Google je gedetailleerdere informatie. Wil je weer meer overzicht, dan krijg je weer een nieuwe uitsnede.”

Was het uitwisselen van grote bestanden vooral een technisch probleem, de beveiliging van gegevens is foutgevoelig op menselijke schaal. Daarom wordt de herkomst van de scans apart van de scans zelf opgeslagen. Op die manier wordt het risico dat een hacker uit de cloud medische gegevens van meneer Pietersen kan peuteren minimaal. Stathonikos: “Wat het web op gaat, is niet tot patiënten herleidbaar. Maar we hebben, onvermijdelijk, voor een breed scala van beveiligingsissues een oplossing moeten bedenken.”

Nieuw onderzoek

De digitale uitwisselingstechniek is niet alleen handig voor een second opinion bij een collega aan de andere kant van de oceaan. Je kunt er ook veel makkelijker onderzoek mee doen. In onderzoek naar bioimaging-technieken is digitalisering een uitkomst. Het idee is dat de computer op basis van het digitale bestand vast wat voorwerk doet om te bezien of het preparaat bijvoorbeeld kankercellen bevat. Dat gebeurt met algoritmes zodat de computer weet waar hij op moet letten. Lastig is alleen wel, dat verschillende algoritmes moeilijk te vergelijken zijn.

De problemen ontstaan doordat pathologen cellen of onderdelen daarvan in een weefselcoupe kleuren om ze zichtbaar te maken. Dat moet ook wel, anders zou je überhaupt te weinig zien op een preparaat. Maar de verschillen tussen laboratoria zijn groot, voor kleuringen en voor de kwaliteit van digitale scans. Voor diagnostiek is dat prima, want het geoefende menselijk oog is erg flexibel. Maar als je een computer wil leren om geautomatiseerd beelden te interpreteren is dit een probleem.

Grand Challenge

Desondanks buitelen in het biomedische beeldanalyseonderzoek de publicaties over elkaar heen waarin onderzoekers claimen dat ze een algoritme hebben ontwikkeld dat microscoopbeelden goed weet te duiden. “Maar wat is nou het beste algoritme”, vraagt Jeroen van der Laak van het Radboud Universitair Medisch Centrum zich retorisch af. “Veel van dat soort publicaties blijken, eenmaal geverifieerd door andere onderzoeksgroepen, sterk afhankelijk van de behandeling van het preparaat. Terwijl je juist een algemeen bruikbaar algoritme wil.”

In beeldanalyseonderzoek worden daarom voor klinisch relevante toepassingen soms zogenoemde Grand Challenges georganiseerd: een uitdaging aan deelnemers om voor een gegeven set beelden een algoritme te schrijven dat betrouwbaar en algemeen bruikbaar is. Die set aan beelden is daarbij liefst samengesteld uit verschillende bronnen. Het klinkt als een spelletje, maar het is uitermate nuttig: de beste algoritmes komen zo naar boven drijven, en dat brengt het vakgebied een stuk verder.

Software voor pathologen

Onder pathologen zijn er nog relatief weinig van dergelijke challenges georganiseerd. De groep van Van der Laak is november 2015 begonnen met een bijzondere challenge.Doel hiervan is om tot een algoritme te komen dat op basis van lymfeklierweefsels van borstkankerpatiënten aan pathologen kan aangeven waar zich kankercellen bevinden. Van der Laak: “Normaliter moeten pathologen daarvoor meerdere coupes geheel inspecteren, maar dat is tijdrovend en foutgevoelig. Je ziet snel iets over het hoofd. Hier is automatisering echt van nut.”

Het bijzondere aan de challenge is dat die als eerste volledig gescande microcopische preparaten aanbiedt, die via het tEPIS-systeem uitgewisseld worden. Van der Laak: “Het kan ook zonder, natuurlijk. Maar dat vraagt veel specifieke kennis van pathologiebeelden. Nu hebben we een goede interface. Dat maakt het schrijven van software veel eenvoudiger. Juist voor de informatici die je bij zo’n challenge nodig hebt, levert dat echt een grote meerwaarde.”

Dit bestandsdeling Tepis cover NL | pathologenverhaalLSHFES cover NL Diagnose, medicijnen, herstel | pathologen over pathologen verscheen in Diagnose, medicijnen,
herstel, een boek onder mijn hoofdredactie over de resultaten van de LSH-FES-onderzoeksconsortia. Het verhaal hoort bij het gedeelte over onderzoeksconsortium tEPIS.

Diagnose, medicijnen, herstel, werd uitgegeven door:

Nemo Kennislink | pathologen

LSH-FES: Diagnose, medicijnen, herstellen

‘Diagnose, medicijnen, herstellen’ doet verslag van de resultaten die zijn geboekt in de zes zogenoemde LSH-FES consortia: tEPIS, Cyttron II, NeuroBasic, Virgo, DCTI en NIRM. Science stories verzorgde de hoofd/eindredactie, en nam ook een aantal verhalen voor zijn rekening.

redactie René Rector, Sciencestories.nl

De activiteiten van deze consortia liepen van 2010 tot 2016 en werden gecofinancierd uit de zogenoemde aardgasbaten (FES staat voor het Fonds Economische Structuurversterking, waaruit tal van grote wetenschappelijke onderzoeksprogramma’s werden gefinancierd). De werkterreinen van deze onderzoeksconsortia waren zeer divers: image sharing of bestandsdeling, bioimaging, hersenziekten, virusinfecties, diabetes type 1 en regeneratieve geneeskunde. Hoewel uiteenlopend in focus, hebben de zes consortia als overeenkomst dat zij alle werkten aan de vaak zo moeilijke stap van fundamenteel onderzoek naar praktische toepassingen. Na zes jaar hard werken zijn de resultaten van deze samenwerkingsverbanden duidelijk zichtbaar – veel ontwikkelingen zijn direct inzetbaar voor patiënten, danwel kunnen worden gebruikt voor onderzoek dat heel dicht bij de patiënten staat.

Die positie van ‘fundamenteel, maar wel dicht bij iets waar patiënten iets aan hebben’ was een voorwaarde om in dit subsidieprogramma te kunnen deelnemen. Kruisbestuiving met het bedrijfsleven was een tweede. Topsector Life Sciences & Health heeft bovendien getracht de onderzoeksactiviteiten zo breed mogelijk te spreiden: van diagnose tot het ontwikkelen van medicijnen tot onderzoek naar het zelfherstellend vermogen van het lichaam. Naar die driedeling verwijst de titel ‘Diagnose, medicijnen, herstellen’.
LSH-FES Tepis cover NLLSH-FES Cyttron cover

Diagnose

Op het terrein van diagnostiek zijn binnen LSH-FES twee clusters van onderzoek die aanhaken op die gedachte: tEPIS en Cyttron II. Beide onderzoeksprogramma’s beogen middels technologische vernieuwing de diagnostiek te vereenvoudigen. tEPIS richt zich op infrastructuur voor diagnostiek van pathologie, Cyttron II op bioimagingtechnieken.

LSH-FES tEpis in vogelvlucht
Spread “tEpis in vogelvlucht”

Het boek is opgedeeld in zes delen, die ook elk afzonderlijk zijn gedrukt. De delen hebben elk een aantal karakteristieke kenmerken. De (inside) covers kregen een illustratie van Studio Parkers die het werk van de consortia symboliseert. Ook in elk deel present is de infographic, die kort en bondig enkele kernprincipes binnen het onderzoek toelicht.

LSH-FES NeuroBasic cover NLLSH-FES Virgo cover NL

Medicijnen

Een stap verder in het behandelproces stuiten artsen bij patiënten met verschillende aandoeningen op de afwezigheid van een goede remedie. NeuroBasic PharmaPhenomics bouwde binnen LSH-FES voort op de kennis die in de voorloper van het onderzoeksprogramma, NeuroBasic MousePhenomics, was opgedaan. In MousePhenomics dachten onderzoekers een methode uit om medicijnen tegen tal van hersenziekten überhaupt te kunnen testen in modellen – iets dat tot nu toe nauwelijks mogelijk was.

LSH-FES NeuroBasic Spread Schizofrenie behandelen begint bij begrip
Spread “Schizofrenie behandelen begint bij begrip”

In PharmaPhenomics zet het consortium een stap verder, waardoor verschillende veelbelovende medicijnen tegen tal van hersenziekten nu klinisch getest kunnen worden. Onderzoeksconsortium Virgo had binnen LSH-FES als doel de geheimen van het immuunsysteem verder te ontrafelen, om er zo achter te komen wat er in detail gebeurt bij een virusinfectie en er adequate interventiestrategieën en vaccins tegen te ontwikkelen.

LSH-FES NeuroBasic Spread Ingenieuze apparatuur maakt hersenonderzoek makkelijker
Spread “Ingenieuze apparatuur maakt hersenonderzoek makkelijker”

In het deel van Neurobasic is goed te zien wat fotografie kan doen voor het overbrengen van een verhaal. Vooral de fotografie van Michel Mees bij het verhaal over de speurtocht naar een werkend medicijn tegen schizofrenie heeft in zichzelf een wow-factor, maar ook de beeldreportage over nieuwe testmethoden is een typisch geval van het spreekwoordelijke ‘een beeld zegt meer dan duizend woorden’.

LSH-FES Nirm cover NLLSH-FES DCTI cover NL

Herstel

Er zijn ook aandoeningen waarvan we weten dat het ontwikkelen van een goede therapie op de conventionele manier een hachelijke onderneming blijft. Hier past een heel nieuwe manier van geneeskunst. Het Diabetes Cell Therapy Initiative (DCTI) en het Netherlands Institute for Regenerative Medicine (NIRM) zochten binnen LSH-FES naar alternatieve therapieën voor bestaande aandoeningen. Patiënten met diabetes type 1 zijn aangewezen op het spuiten van insuline. Door te proberen alvleeskliertransplantatie en het kweken en transplanteren van de eilandjes van Langerhans te verbeteren wil DCTI de kwaliteit van leven van patiënten met diabetes type 1 verbeteren. Bij NIRM wordt onderzocht in hoeverre het buiten het lichaam opkweken van lichaamseigen celmateriaal een oplossing kan zijn als het lichaam zelf niet meer herstelt.

LSH-FES Nirm Spread Hart geeft nog niet alle geheimen prijs
Spread “Hart geeft nog niet alle geheimen prijs”

De meeste consortia hebben, net als bij vrijwel elk wetenschappelijk onderzoek, behalve met succes ook te maken gehad met tegenslag. Wat aanvankelijk veelbelovend of zelfs makkelijk leek, mondde uit in een langdurige reeks probeersels, listen om lastige hobbels te nemen en inventieve vondsten die nieuw inzicht opleverden. Om die reden hebben de meeste delen een ‘procesverslag’ – een verslag in dagboekstijl dat zo’n zoektocht naar de goede oplossing goed weergeeft. Die procesverslagen wijken in vormgeving en stijl af en vallen daardoor extra op. Door op deze wijze inzichtelijk te maken hoe moeilijk wetenschappelijk onderzoek soms is, hebben we voorkomen dat de indruk gewekt wordt dat consortia alleen maar grensverleggende mijlpalen hebben geslagen.

LSH-FES cover ENLSH-FES

Behalve de Nederlandse uitgave ‘Diagnose, medicijnen, herstellen’ (ISBN 978-90-807981-4-4) is het boek ook integraal in het Engels vertaald en uitgebracht onder de naam ‘Diagnosis, medicines, recovery’ (ISBN 978-90-807981-5-1). Uitgever is in alle gevallen:

Nemo Kennislink | LSH-FES

 

Lees de Nederlandse uitgave hier:

Digitale infrastructuur voor pathologisch onderzoek

Bij Nemo Kennislink verschenen: “Digitale infrastructuur voor pathologisch onderzoek” van onderzoeksconsortium tEPIS. Voor deze uitgave over bestandsdeling van hele grote beeldbestanden voor pathologen deed ik de hoofd/eindredactie en schreef ik alle verhalen.

tekst & redactie René Rector, Sciencestories.nl

Kennislink bestandsdeling tEpis in vogelvlucht
Spread “tEpis in vogelvlucht”

Praktisch gezien is op grote schaal samenwerken voor pathologen lastig. Hun object van studie bestaat uit flinterdunne plakjes weefsel onder de microscoop. Samen kijken betekent dat je naast elkaar moet gaan zitten. Tot voor kort. Pathologen kunnen nu in de cloud.

tEPIS, de kleinste van de zes LSH-FES onderzoeksconsortia, zette als onderzoeksgroep haar tanden in een netelig probleem: om op afstand met elkaar samen te werken moeten pathologen microscoopglaasjes met weefselcoupes naar elkaar opsturen of toebrengen, met de kans dat het zoek raakt of beschadigt. Of je moet microscoopbeelden digitaliseren. Tot voor kort was dat niet goed mogelijk, maar sinds een paar jaar zijn er scanners die het kunnen. Dat leidt alleen tot zeer grote bestanden (5GB). Even een foto-tje mailen is er niet bij, zodat in plaats van microscoopglaasjes tot nu toe harde schijven met beeldbestanden op de post gingen.

Bestandsdeling

bestandsdeling Tepis Spread Pathologen gaan in de cloud
Spread “Pathologen gaan in de cloud”

tEPIS ontwikkelde een techniek waarmee die bestanden wel naar de andere kant van de wereld kunnen via het internet. Dat werkt ongeveer zo als bij Google maps: een patholoog zoekt op zijn scherm de gedigitaliseerde foto van een weefselcoupe af tot hij/zij iets ziet dat interessant is. Zodra er wordt ingezoomd, wordt gedetailleerder beeld (maar alleen van het kleine stukje van de foto dat in beeld is) via het web binnengehaald.

Klinkt misschien eenvoudig, maar naast de enorme omvang van de foto’s speelde beveiliging van gegevens een grote rol bij het ontwerp van het systeem voor bestandsdeling. Het is immers niet de bedoeling dat een hacker foto’s van tumorweefsel van meneer Jansen van het web kan plukken, bestandsdeling Tepis cover ENmaar het is wèl de bedoeling dat medici kunnen terugvinden bij welke patiënt de analyse van een patholoog hoort.

Behalve de hoofd/eindredactie nam ik voor deze uitgave ook alle verhalen voor mijn rekening. Het boek werd in opdracht van Topsector Life Sciences & Health in twee talen geproduceerd door:
Nemo Kennislink | bestandsdeling

Virusinfecties: beter begrepen, beter bestreden

Bij Nemo Kennislink verschenen: “Virusinfecties: beter begrepen, beter bestreden” van onderzoeksconsortium Virgo. Voor deze uitgave deed ik de hoofd/eindredactie en schreef ik mee.

redactie René Rector, Sciencestories.nl

Kennislink virusinfecties Virgo Spread Oppepper voor een uitgeput afweersysteem
Spread “Oppepper voor een uitgeput afweersysteem”

Een virus de wereld uit helpen is zo makkelijk nog niet. Waar virussen vroeger geïsoleerd waren binnen kleine gastheerpopulaties, maakt onze levensstijl het ze nu veel gemakkelijker om de hele wereldbevolking te bereiken. Vaccins helpen niet altijd. Onderzoeksconsortium Virgo zoekt naar een betere aanpak van virussen: weet je hoe ze precies werken in het lichaam, dan kun je infecties beter behandelen of zelfs voorkomen.

Virgo houdt zich bezig met vier grote “boosdoeners”: virussen die via de longen binnenkomen, virussen die zich in de ingewanden ophouden, hepatitis en aids. Telkens is het doel om goed in kaart te brengen hoe de virusinfectie precies verloopt.

Virusinfecties in aanvang

Virussen hebben een gastheer nodig om zich te reproduceren. Ze kunnen dat niet zelf. Die gastheer is erg specifiek. Mensen zijn bijvoorbeeld vrijwel de enige soort die geïnfecteerd kan worden met de mazelen. In het lichaam moet een virus bovendien de juiste cel vinden. Daarvor heeft een virus zich op z’n oppervlak beplakt met allerlei eiwitten, die de juiste cel kunnen herkennen. Die eiwitten heeft het virus dus nodig, maar verraden óók z’n aanwezigheid. In ons DNA hebben we informatie opgeslagen om zelf eiwitten te coderen waarmee we de virus-eiwitten kunnen herkennen en virussen kunnen bestrijden. Zodra een virus binnendringt en het immuunsysteem het opgespoord heeft, worden er uit ons DNA-archief allerlei eiwitten gesynthetiseerd, die het virus te lijf moeten gaan.

Elke stap inzichtelijk

Met nieuwe technieken wordt het steeds beter mogelijk te lokaliseren welke eiwitten worden aangemaakt, welk DNA daarbij actief is en wat die verdedigingseiwitten vervolgens doen. Neem bijvoorbeeld het respiratoir syncytieel virus (RSV)  Dat is een belangrijke veroorzaker van verkoudheid. Bij pasgeborenen is een RSV-infectie soms levensbedreigend. Maar niet altijd. Virgo zocht uit in welke gevallen een kindje beter in het ziekenhuis kan blijven, of wanneer het met een gerust hart naar huis kan. Je moet daarvoor letten op de mate van activiteit van bepaalde genen. Houden ze zich rustig, dan reageert de pasgeborene “normaal” en kan het kindje naar huis. Maar sommige kindjes reageren zo heftig, dat die reactie ze het leven kan kosten als ze niet behandeld worden. In een stadium waarin de symptomen van beide groepen nog gelijk zijn, geeft de gentest inzicht in de mate waarin de kleintjes een week later zullen reageren op de RSV-besmetting.

Kennislink virusinfecties Virgo Spread Vaccins werken niet als je ze op de plank laat liggen
Spread “Vaccins werken niet als je ze op de plank laat liggen”

Kennislink virusinfecties Virgo cover ENBij hepatitis en aids heeft Virgo vooral gekeken hoe het immuunsysteem geholpen kan worden bij de bestrijding van het virus. Dat raakt in beide gevallen uitgeput voordat het virus volledig weg is. Een spannend “dagboek” in dit boek gaat over de ontdekking van SARS – een coronavirus dat door Virgo ontdekt is. Daarbij ging het consortium op zoek ging naar de dierlijke “schuilplaats” van waaruit het oversprong naar mensen en waarbij het tot een succesvolle ontwikkeling van een vaccin kwam.

Behalve de hoofd/eindredactie nam ik voor deze uitgave de introducerende verhalen voor mijn rekening. De andere teksten werden geschreven door Joost van der Gevel, Elles Lalieu en Rineke Voogt. Het boek werd in opdracht van Topsector Life Sciences & Health in twee talen geproduceerd door:

Nemo Kennislink | virusinfecties

Lees de Nederlandse uitgave hier:

Help het lichaam zichzelf te herstellen – NIRM

Bij Nemo Kennislink verschenen: “Help het lichaam zichzelf te herstellen” van onderzoeksconsortium NIRM. Voor deze uitgave over regeneratieve geneeskunde deed ik de hoofd/eindredactie en schreef ik mee.

redactie René Rector, Sciencestories.nl

Kennislink regeneratieve geneeskunde Nirm Spread Als tissue engineering en stamcelonderzoek elkaar ontmoeten
Spread “Als tissue engineering en stamcelonderzoek elkaar ontmoeten”

Het Netherlands Institute of Regenerative Medicine (NIRM) combineert tissue engineering met stamcelonderzoek. Bij tissue engineering gaat het om hele organen of weefselstructuren buiten het lichaam bouwen, en met behulp van dat bouwsel het lichaam helpen zichzelf te herstellen. Maar tissue engineering is nog niet zo makkelijk. Want hoe zorg je dat precies het goede weefsel gaat groeien?

Kennislink regeneratieve geneeskunde Nirm Spread Een duwtje in de richting van bot of kraakbeen
Spread “Een duwtje in de richting van bot of kraakbeen”

De uitgave behandelt in 44 pagina’s uiteenlopende onderwerpen. De tissue engineers houden zich bijvoorbeeld bezig met het opkweken van kraakbeen (groeit en herstelt van nature bijna niet), hartkleppen (erg lastig, omdat ze zo intensief gebruikt worden) en bot.

Regeneratieve geneeskunde

Het idee bij regeneratieve geneeskunde is dat stamcellen uit het lichaam worden weggenomen, buiten het lichaam worden opgekweekt en dan weer ingespoten worden. Op die manier kunnen ze functies oppakken die in het lichaam verloren zijn gegaan.

Op dat basisprincipe zijn veel variaties mogelijk. In Groningen trachten onderzoekers de stamcellen van speekselklieren op te kweken. Wanneer voor de bestrijding van een tumor in het hoofd-halsgebied namelijk een behandeling met bestraling nodig is, raken de speekselklieren soms defect. Gevolg: de patiënt maakt geen speeksel meer aan. En dat is meer dan alleen maar een beetje vervelend.

Kennislink regeneratieve geneeskunde Nirm Spread Hart geeft nog niet alle geheimen prijs
Spread “Hart geeft nog niet alle geheimen prijs”

Het hart is nog niet buiten het lichaam op te kweken, vooral omdat de cellen niet goed terug te plaatsen zijn. Toch hebben NIRM-onderzoekers een mijlpaal bereikt: een miniatuurhartje dat klopt in een petri schaaltje. Patiënten hebben baat bij dit soort ontwikkelingen. Op deze miniatuurhartjes kun je het effect van medicijnen op zo’n patiënt testen voordat je het toedient. De beeldbewerkingen (het opengewerkte en Kennislink regeneratieve geneeskunde Nirm cover ENdichtgenaaide hart) werden uitstekend uitgevoerd door René den Engelsman.

Behalve de hoofd/eindredactie nam ik voor deze uitgave de introducerende verhalen voor mijn rekening. De andere teksten werden geschreven door Elles Lalieu en Rineke Voogt. Het boek werd in opdracht van Topsector Life Sciences & Health in twee talen geproduceerd door:Nemo Kennislink

 

Lees de Nederlandse uitgave:

Bioimaging(technologie) voor een betere diagnostiek – Cyttron II

Bij Nemo Kennislink verschenen: “Bioimagingtechnologie voor een betere diagnostiek” van onderzoeksconsortium Cyttron II. Voor deze uitgave deed ik de hoofd/eindredactie en schreef ik mee.

redactie René Rector, Sciencestories.nl

Kennislink bioimaging Cyttron Spread Cyttron II in vogelvlucht
Spread “Cyttron II in vogelvlucht”

De oorzaak van ziektes ligt vaak op moleculair niveau. Kunnen inzoomen op verschillende structuren – moleculen, celorganellen, cellen, weefsels en organen – helpt enorm bij het stellen van een diagnose. Het probleem: zo’n megazoomer bestaat niet. Maar beter kijken… dat kan wel.

Elektronenmicroscoop

Cyttron II zocht en vond nieuwe manieren om juist op de kleinste schaal biomaterialen zichtbaar te maken. Zo werden de eerste stappen gezet om röntgendiffractie (de techniek waarmee de structuur van DNA werd ontrafeld) ook voor kleinere moleculen toepasbaar te maken. Iets groter ontwikkelden wetenschappers van Cyttron II een techniek waarmee je met een elektronenmicroscoop naar celmateriaal kunt kijken. Bioimaging op die schaal is een uitdaging: veel biostructuren gaan namelijk kapot als je ze met elektronen beschiet – precies dat wat je doet met een elektronenmicroscoop.

Het boekje start, net als de andere boekjes over de LSH-FES-consortia met een infographic van mijn hand van de diverse onderzoekslijnen die Cyttron II heeft gevolgd. Dat loopt uiteen van elektronenmiscroscopie tot het construeren van 3D-beelden van celonderdelen.

Problemen met bioimaging

Kennislink bioimaging Cyttron Spread Cellen in 3D
Spread “Cellen in 3D”

De problemen als je biomateriaal in beeld wilt brengen, zijn erg divers en dat zie je terug aan de gevonden oplossingen. Soms zijn ze technologisch van aard – zoals bij het digitaal kunnen scannen van celcoupes – maar technisch oplossen zonder kennis van de biologie gaat niet. Soms zijn ze menselijk van aard, zoals in mijn eigen bijdrage.

Ik schreef voor Cyttron II zelf het verhaal over de speurtocht naar een manier om beelden van verschillende microscopen aan elkaar te verbinden. Na een techniek voor bioimaging te hebben verkend die net zo werkt als gezichtsherkenning, gooiden de onderzoekers het over een heel andere boeg. Kennislink bioimaging Cyttron cover ENGebruiksvriendelijkheid kwam daarmee in het centrum van hun onderzoek te staan.

De andere teksten werden geschreven door Joost van der Gevel, Elles Lalieu en Rineke Voogt. Het boek werd in opdracht van Topsector Life Sciences & Health in twee talen geproduceerd door NEMO Kennislink:

Nemo Kennislink

Lees de Nederlandse uitgave:

Methode Neurobasic biedt zicht op medicijnen voor 5 hersenziekten

Kennislink medicijnen NeuroBasic infographic stap 1
1) In de zaad- en eicellen van proefdieren worden genetische mutaties aangebracht. Dit veroorzaakt genetische defecten. De proefdieren worden gescreend of ze het juiste defect hebben.

Hersenziekten scoren in de overlijdensstatistieken ver onder kanker en hart- en vaatziekten. Daardoor wordt de impact van aandoeningen aan de hersenen nogal eens onderschat. De invloed op kwaliteit van leven, de behandelkosten en het ziekteverzuim als gevolg van ziektes als depressie, epilepsie, autisme en schizofrenie is echter immens. NeuroBasic zocht naar een manier om medicijnen goed te kunnen testen.

door René Rector / Sciencestories

Naast een onderschatte maatschappelijke impact hebben hersenziektes als depressie, epilepsie, autisme en schizofrenie nog iets met elkaar gemeen: er bestaat geen medicijn tegen.

Kennislink medicijnen NeuroBasic infographic stap 2
2) Met behulp van gestandaardiseerde testjes wordt gemeten welke hersenaandoening de testmuis heeft, zoals epilepsie, schizofrenie of Parkinson.

Maar dat gaat veranderen, als het aan het onderzoeksconsortium NeuroBasic ligt. Zij ontwierp een methode waardoor je adequaat en gericht een stof kunt ontwikkelen die epileptische aanvallen onderdrukt of schizofrenie bestrijdt.

Het grote probleem bij hersenziektes tot nu toe was dat medicijnen op geen enkele manier te testen waren. De geschiedenis telt tal van ethisch onverantwoorde experimenten waarin mensen als proefkonijn werden gebruikt.

In de farmacologie is het testen op proefdieren de regel, maar omdat niemand kon vertellen of een muis schizofreen is of niet – laat staan schizofrenie bij muizen kon veroorzaken – was het ontwikkelen van een medicijn voor een hersenziekte een hachelijke onderneming.

Gedrag

“In een voorloper van NeuroBasic, hebben we een methode ontwikkeld om muizen heel specifiek dát genetische defect te bezorgen dat bij mensen tot een hersenziekte leidt”, vertelt programmadirecteur en hoogleraar Neurowetenschappen Chris de Zeeuw.

Kennislink medicijnen NeuroBasic infographic stap 3
3) Op basis van het genetisch defect wordt een medicijn ontworpen. Dit dien je toe aan de muis. Daarna wordt het effect van het medicijn geanalyseerd.

“Vervolgens hebben we heel nauwkeurig vastgelegd hoe een muis zich afwijkend gedraagt bij de verschillende hersenziekten. Dat is nodig. Bij ziekten als kanker of hart- en vaatziekten kun je vaak op cellulair niveau zien wat er mis is, en of je geneesmiddel iets heeft gedaan. Bij hersenziekten moet je dat afleiden uit het gedrag van het proefdier.”

Om het muisgedrag te kunnen vastleggen was veel innovatie nodig: een methode om naar behoefte genen aan of uit te kunnen zetten, testjes die zorgvuldig meten in hoeverre een proefdier lijdt aan de aandoening die door de genetische mutatie zou moeten zijn veroorzaakt, en een registratiesysteem dat van honderden muizen tegelijk het gedrag kan vastleggen en analyseren.

Werkzame stoffen

Kennislink medicijnen NeuroBasic infographic stap 4
4) Als het medicijn niet het gewenste effect heeft, moet de onderzoeker terug naar de tekentafel. Lijkt het wel succesvol, dan volgt een analyse waarom het medicijn goed werkt.

NeuroBasic startte met iets wat nog geen wetenschappelijk onderzoeker eerder had gehad: een proefdiermodel waarop je kan testen. De Zeeuw: “Nederland was de enige locatie waar je zoveel wetenschappers van zoveel verschillende disciplines dicht bij elkaar hebt. Er zitten mensen tussen met veel verstand van gedrag, van hersenen, zenuwen, het limbische systeem, van software, van techniek om in hoog tempo muizen te screenen zonder stress te veroorzaken. Elders in de wereld krijg je die expertise niet voldoende bij elkaar; niet in de academische wereld en niet bij de farmaceutische industrie.”

Het was een begin. Met een zieke muis in de hand was de grote uitdaging binnenNeuroBasic om werkzame stoffen te ontwerpen voor medicijnen. Daarna volgde de test op proefdieren, en werd duidelijk 
of een beoogd medicijn ook doet wat het moet doen. De volgende stap was om duidelijk te
 krijgen waarom het medicijn bij de muis wel of 
niet werkte; en soms moesten de onderzoekers terug naar de tekentafel.

Medicijnen

De laatste stap voor de klinische tests begonnen, was misschien wel de spannendste. Want een epileptische muis kunnen behandelen is één ding. Maar of het middel ook bij mensen werkt, is altijd nog maar de vraag.

Kennislink medicijnen NeuroBasic infographic stap 5
5) Een werkzaam medicijn voor een muis is niet automatisch hetzelfde als voor een mens. Nu zoekt de onderzoeker uit of het medicijn in mensen hetzelfde zou doen. Pas dan is het medicijn klaar voor een klinische test.

“We lijken op muizen. Maar we hadden al eerder gezien dat ook al grijpt een middel in op de synthese van één bepaald eiwit en is die synthese bij de muis gelijk aan die bij de mens, er zijn toch verschillen in wat het lichaam doet met een medicijn, of met het eiwit”, stelt De Zeeuw.

Daarom blijft het spannend tot de laatste klinische trials zijn afgerond. De Zeeuw acht de kans echter groot dat NeuroBasic niet alleen het proefdieronderzoek naar een nieuw niveau heeft getild, maar dat het ook medicijnen gaat opleveren tegen autisme, neurofibromatose (het erfelijk onvermogen neurofibromine aan te maken, met zeer uiteenlopende kenmerken, variërend van café-au-lait-vlekken tot leerproblemen), tubereuse sclerose (een mutatie, met uiteenlopende gevolgen zoals epilepsie, autisme, een verstandelijke handicap, huidaandoeningen en nieraandoeningen), epilepsie en schizofrenie: vijf harde noten om te kraken voor de farmaceutische industrie. De symptomen daarvan waren soms wel te onderdrukken, maar niet zonder nare bijwerkingen.

Dit verhaal introduceert het boek ‘De volgende generatie medicijnen voor hersenziekten’, waarvan ik de hoofd/eindredactie verzorgde in opdracht van:

Nemo Kennislink | medicijnen

De volgende generatie medicijnen voor hersenziekten – NeuroBasic

Bij Nemo Kennislink verschenen: “De volgende generatie medicijnen voor hersenziekten” van het onderzoeksconsortium NeuroBasic PharmaPhenomics. Voor deze uitgave – de tweede in een reeks van zes – deed ik de hoofd/eindredactie.

redactie René Rector  / Sciencestories.nl

Kennislink hersenziekten Neurobasic Spread NeuroBasic in vogelvlucht
Spread “NeuroBasic in vogelvlucht”

Hersenziekten scoren in de overlijdensstatistieken ver onder kanker en hart- en vaatziekten. Daardoor wordt de impact van aandoeningen aan de hersenen nogal eens onderschat. De invloed op kwaliteit van leven, de behandelkosten en het ziekteverzuim als gevolg van ziektes als depressie, epilepsie, autisme en schizofrenie is immens.

Kennislink hersenziekten NeuroBasic Spread Schizofrenie behandelen begint bij begrip
Spread “Schizofrenie behandelen begint bij begrip”

NeuroBasic

Behalve een onderschatte impact hebben die hersenziektes nog iets gemeen: er bestaat geen medicijn tegen. Maar dat gaat veranderen, als het aan het NeuroBasic consortium ligt. Het consortium ontwierp een methode waardoor je adequaat en gericht een stof kunt ontwikkelen die epileptische aanvallen onderdrukt of schizofrenie bestrijdt.

Kennislink hersenziekten NeuroBasic Spread Ingenieuze apparatuur maakt hersenonderzoek makkelijker
Spread “Ingenieuze apparatuur maakt hersenonderzoek makkelijker”

Hersenziekten

Het grote probleem bij hersenziekten is dat medicijnen op geen enkele manier te testen waren. De geschiedenis telt tal van ethisch onverantwoorde experimenten waarin mensen als proefkonijn werden gebruikt. In de farmacologie is het testen op proefdieren de regel, maar omdat niemand kon vertellen of een muis schizofreen is of niet, laat staan schizofrenie bij muizen kon veroorzaken, was het ontwikkelen van een medicijn voor een hersenziekte een hachelijke onderneming. Nadat in een voorloper van NeuroBasic PharmaPhenomics een methode werd ontwikkeld om muizen exact hetzelfde genetische defect toe te brengen als dat in mensen bijvoorbeeld epilepsie veroorzaakt, pakte PharmaPhenomics de draad op om op een intelligente manier, met een minimum aan proefdieren, medicijnen te ontwerpen en te testen die rechtstreeks aangrijpen op de gevolgen van zo’n genetisch defect.

Kennislink hersenziekten NeuroBasic cover ENIk schreef zelf mee (onder andere aan de infographic en introductie). De andere teksten werden geschreven door Joost van der Gevel, Elles Lalieu en Rineke Voogt. Het boek werd in opdracht van Topsector Life Sciences & Health in twee talen geproduceerd door Nemo Kennislink:

Nemo Kennislink | hersenziekten

Lees de Nederlandse uitgave: