Diagnose, medicijnen, herstellen

Diagnose,
medicijnen,
herstellen
LSH-FES: ONDERZOEK
OM WETENSCHAP
DICHTER BIJ DE
PATIËNT TE BRENGEN
Amsterdam 2016
LSH - FES
LSH - FES
Inhoud
LSH-FES
Introductie
NEUROBASIC – De volgende generatie medicijnen voor hersenziekten
7
Medicijnen ontwikkelen voor hersenziekten
Life Sciences & Health: kennisontwikkeling voor vitale burgers
8
NeuroBasic in vogelvlucht
44
46
Schizofrenie behandelen begint bij begrip
TEPIS – Digitale infrastructuur voor pathologisch onderzoek
Pathologen gaan in de cloud
Muizen met epilepsie
48
53
Ingenieuze apparatuur maakt hersenonderzoek makkelijker
14
‘Het is geen automatisme; soms word je teleurgesteld’
Zestienduizend foto’s vergelijken
56
62
De uitdaging zit in het juiste berekening
tEPIS in vogelvlucht
VIRGO – Virusinfecties: beter begrepen, beter bestreden
18
Volg de immuunrespons in stapjes
CYTTRON II – Bioimagingtechnologie voor een betere diagnostiek
Google Earth tot in de cel: ‘Zo ziet het er bij jou ook uit’
Cyttron II in vogelvlucht
22
66
Model immuunsysteem beter door slim combineren data
Viruskillers ook economisch succesvol
70
Snotterende dromedarissen verspreiden dodelijk virus
26
68
72
Maximaal inzoomen zonder risico
28
Oppepper voor een uitgeput afweersysteem
Microscoopglaasjes gaan digitaal
30
Gluren door het sleutelgat: Een kakofonie van genactiviteit
Een moleculaire kaart van het weefsel
Cellen in 3D
‘Onschuldig’ mazelenvirus brengt je afweer om zeep
35
Ziekenhuis of niet? Je genen bepalen het
36
‘De mens is de uitdaging, niet de techniek’
76
39
82
86
Vaccins werken niet als je ze op de plank laat liggen
88
79
LSH - FES
LSH - FES
Inhoud
Hart geeft nog niet alle geheimen prijs
DCTI – Op weg naar genezing van diabetes type 1
138
Leverschade herstellen met eigen cellen
Diabetes type 1: op weg naar genezing
92
Bloedcellen met een streepjescode
DCTI in vogelvlucht
142
145
94
Is de regelgeving klaar voor regeneratieve geneeskunde?
Gezocht: cel voor insulineproductie
96
Opdracht: kweek miljoenen bètacellen
100
Over LSH-FES
Eilandjes transplanteren in een kunstmatige alvleesklier
Pomp houdt donoralvleesklier in vorm
102
Health˜Holland
107
tEPIS
Eerste tests versus laatste strohalm
150
110
Cyttron II
Als tissue engineering en stamcelonderzoek elkaar ontmoeten
114
Een paardenmiddel – kraakbeen printen voor gewrichtsherstel
116
Virgo
153
DCTI
155
NIRM
156
119
Een duwtje in de richting van bot of kraakbeen
122
Colofon
Bouw een testkit op maat
128
Stamcellen overleven op synthetische hydrogel
Herstellen met stamcellen
151
NeuroBasic PharmaPhenomics
NIRM – Help het lichaam zichzelf te herstellen
Design je eigen hartklep
132
Nooit meer droge beschuitjes
134
Maak je eigen onderzoeksmateriaal
149
137
130
159
152
146
LSH - FES
Voorwoord
Herman Verheij
LSH-FES SECTORCOÖRDINATOR
Voor u ligt een fraai boek over de baanbrekende resultaten die zijn geboekt in de zes
zogenoemde LSH-FES projecten: tEPIS, Cyttron II, NeuroBasic, Virgo, DCTI en NIRM.
LSH staat voor ‘Life Sciences & Health’, oftewel de toepassing van de levenswetenschappen
voor onze gezondheid, en FES voor ‘Fonds Economische Structuurversterking’, dat putte
uit de zogenoemde aardgasbaten.
Deze publiek-private samenwerkingsverbanden begonnen hun activiteiten in 2010, na
goedkeuring door de Nederlandse overheid van een overkoepelend voorstel. Dit voorstel
werd ingediend door een consortium van meer dan honderd partners – waaronder veel
kleine en middelgrote bedrijven, multinationals, universitaire en medische onderzoeksgroepen, patiëntenorganisaties, en de ministeries van VWS, OCW en EZ.
De FES-subsidie werd ingezet om tot publiek-private samenwerkingsvormen te komen:
tegen elke euro subsidie van de overheid werd ook een euro door de partners geïnvesteerd.
Hiermee werden projecten gefinancierd die reeds hun kracht hadden bewezen in de
LSH-clusters Diagnose, Geneesmiddelen, Regeneratieve geneeskunde, en Technologie
& Infrastructuur.
Na zes jaar hard werken zijn de resultaten van deze samenwerkingsverbanden duidelijk
zichtbaar – veel ontwikkelingen zijn direct inzetbaar voor patiënten, of kunnen worden
gebruikt voor onderzoek dat heel dicht bij de patiënten staat. Hiermee hebben de consortia
aangetoond dat ze de onderzoeksgelden optimaal hebben ingezet om bij te dragen aan
het verbeteren van de nationale gezondheid, en voor het aanjagen van de economische
bedrijvigheid in Nederland.
Veel van deze resultaten vindt u terug in dit boek. U zult versteld staan van de ontwikkelingen in de diverse vakgebieden. Ik wens u dan ook veel leesplezier!
7
LSH - FES
LSH - FES
Introductie
tekst: Herman Verheij en René Rector
Life Sciences & Health:
kennisontwikkeling
voor vitale burgers
De doorbraken binnen de Life Sciences & Health (LSH) topsector volgen elkaar
steeds sneller op. De 21ste eeuw wordt niet voor niets nu al de eeuw van de life
sciences genoemd. Life sciences, of levenswetenschappen, dragen bij aan het
verbeteren van de gezondheid van mensen.
Nederland heeft een excellente kennisbasis en top-
teuren van de topinstituten Center for Translational
wetenschappers. Door samen te werken met bedrij-
Molecular Medicine (CTMM), Top institute Pharma
ven, gezondheidsfondsen, patiënten(organisaties),
(TI Pharma), het Biomedical Materials Programma
overheid en andere organisaties worden nieuwe
(BMM) en het Netherlands Genomics Initiative
oplossingen gerealiseerd: betere diagnostiek, slim-
(NGI), heeft mede de basis gelegd voor de Topsector
mere medicijnen, manieren om weefsel te helpen
Life Sciences & Health.
herstellen, alsmede nieuwe diensten en services ten
behoeve van preventie en zorg. In toenemende mate
Het programma werd in 2009 zorgvuldig samen-
bestaan preventieve en therapeutische interventies
gesteld vanuit de gedachte dat Nederland op
uit combinaties van bovengenoemde oplossingen.
verschillende vakgebieden binnen de gezondheidssector dicht bij de vaak zo moeilijke stap richting
De samenwerkingsverbanden die in dit boek
patiënt was, en dat een subsidieprogramma precies
hun resultaten presenteren zijn voorbeelden van
het goede duwtje in de rug zou zijn om die stap te
publiek-private samenwerking op het gebied van
maken en tegelijkertijd de samenwerking tussen
onderzoek en ontwikkeling. De gepresenteerde
wetenschappelijk onderzoekers en bedrijfsleven
projecten zijn, naast bijdragen van de betrokken
duurzaam te verstevigen.
partners, mede gefinancierd vanuit de aardgasbaten
(Fonds Economische Structuurversterking, FES)
Op het terrein van diagnostiek zijn twee clusters
van de Nederlandse overheid in het zogenoemde
van onderzoek die aanhaken op die gedachte: tEPIS
“LSH-FES-programma”. Dit programma, ontwik-
en Cyttron II. Beide onderzoeksprogramma’s beogen
keld onder leiding van de (wetenschappelijke) direc-
middels technologische vernieuwing de diagnostiek
8
9
LSH - FES
LSH - FES
Life Sciences & Health: kennisontwikkeling voor vitale burgers
te vereenvoudigen. tEPIS richt zich op infrastructuur
onele manier een hachelijke onderneming blijft.
Daarnaast is het een sector met een grote economi-
rende burgers in een gezonde economie. Enkele
voor diagnostiek van pathologie, Cyttron II op bio-
Hier past een heel nieuwe manier van geneeskunst.
sche betekenis: kennisintensieve werkgelegenheid
in dit boek beschreven voorbeelden van zulke
imagingtechnieken.
Het Diabetes Cell Therapy Initiative (DCTI) en het
en nieuwe bedrijvigheid, groeiende import en export
innovaties zijn het dichterbij brengen van de
Netherlands Institute for Regenerative Medicine
en grote investeringen vanuit buitenlandse bedrij-
mogelijkheden van transplantatie van eilandjes
Een stap verder in het behandelproces stuiten artsen
(NIRM) zoeken naar alternatieve therapieën voor
ven. De combinatie van een maatschappelijk,
van Langerhans, en het identificeren en het ont-
bij patiënten met verschillende aandoeningen op
bestaande aandoeningen. Patiënten met diabetes
wetenschappelijk en economisch belang maakt
wikkelen van een vaccin tegen het MERS-virus.
de afwezigheid van een goede remedie. NeuroBasic
type 1 zijn aangewezen op het spuiten van insuline.
het des te belangrijker om te zorgen voor sterke
Pharmaphenomics bouwt voort op de kennis die
Door te proberen alvleeskliertransplantatie en het
publiek-private samenwerkingsverbanden waarin
Health~Holland richt zich naast publiek-private
in de voorloper van het onderzoeksprogramma,
kweken en transplanteren van de eilandjes van
deze belangen bijeengebracht worden.
onderzoeksprojecten op belangrijke sectordoorsnij-
NeuroBSIK, was opgedaan. In dat programma dach-
Langerhans te verbeteren wil DCTI de kwaliteit
ten onderzoekers een methode uit om medicijnen
van leven van deze patiënten verbeteren. Bij NIRM
Innovatieve kracht
de human capital agenda, die 1moet bijdragen aan
tegen tal van hersenziekten überhaupt te kunnen
wordt onderzocht in hoeverre het buiten het
De topsector Life Sciences & Health bouwt mede
een toekomstbestendige workforce van voldoende
testen in modellen – iets dat tot nu toe nauwelijks
lichaam opkweken van lichaamseigen celmateriaal
voort op de successen van het LSH-FES programma
goed opgeleide en ondernemende arbeidskrachten.
mogelijk was. In PharmaPhenomics zet het consor-
een oplossing kan zijn als het lichaam zelf niet
onder de vlag “Health~Holland”. Eén van de
Een ander voorbeeld is de samenwerking met andere
tium een stap verder, waardoor verschillende veel-
meer herstelt.
grootste maatschappelijke uitdagingen waarop
topsectoren zoals Agrofood, Chemie, Energie, HTSM,
Health~Holland zich concentreert is hoe we kunnen
Logistiek en ICT, en ook met de Creatieve industrie
belovende medicijnen tegen tal van hersenziekten
dende en -overstijgende thema’s. Een voorbeeld is
nu klinisch getest kunnen worden. Onderzoekscon-
Nieuwe bedrijvigheid
komen tot een toekomstbehendig zorgsysteem,
(CLICK NL) waarmee bijvoorbeeld gewerkt wordt
sortium Virgo heeft als doel de geheimen van het
Met het benoemen van Life Sciences & Health als
dat steeds betere gezondheid en gezondheidszorg
aan oplossingen om ouderen met dementie langer
immuunsysteem verder te ontrafelen, om er zo
topsector heeft de Nederlandse overheid een belang-
realiseert, voorziet in oplossingen voor de groeiende
zelfstandig te laten functioneren in hun thuis- en
achter te komen wat er in detail gebeurt bij een
rijke stap gezet in de erkenning van de bijdragen
zorgvraag en dat tegelijkertijd bemensbaar en
leefomgeving.
virusinfectie en er adequate interventiestrategieën
vanuit deze sector voor zowel de economie als de
betaalbaar blijft. De topsector bundelt de innova-
en vaccins tegen te ontwikkelen.
maatschappij. Het is een unieke sector die aan de
tieve kracht van academie, bedrijfsleven en overheid
Er zijn ook aandoeningen waarvan we weten dat het
ene kant bijdraagt aan nieuwe oplossingen voor iets
van Nederland om tot slimme, gezamenlijke, oplos-
ontwikkelen van een goede therapie op de conventi-
dat ons allemaal aangaat: onze gezondheid.
singen te komen die bijdragen aan vitaal functione-
10
11
Digitale
infrastructuur
voor pathologisch
onderzoek
TEPIS
Pathologen bestuderen weefsel onder de microscoop. Samen
kijken maakt grootschalig onderzoek mogelijk. tEPIS neemt
de belangrijkste hobbel in samenwerking weg: de logistiek.
TEPIS
Introductie
TEPIS
tekst: René Rector beeld: Gwen Dackus
Pathologen
gaan in de cloud
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.
FOTO: PHILIPS
pathologen lastig. Hun object van studie bestaat uit
FOTO: WILLY VAN BRAGT
Praktisch gezien is op grote schaal samenwerken voor
Links: Archiveren volgens conventionele methoden gebeurt in meterslange archiefkasten.
Rechts: Preparaten worden nu ingescand met een hyperprecieze beeldscanner.
Traditioneel kun je alleen samen naar een preparaat
Pathology Image Sharing-systeem, bouwt voort
mamanager van het overkoepelende TraIT-consor-
kijken met behulp van een zogenoemde multikop:
op een recente technologische ontwikkeling: het
tium: “Vergelijk het met Google Earth. Als je dat
een microscoop met twee sets kijkvensters. Even
kunnen scannen van microscoopglaasjes. Preparaten
opstart, zie je afhankelijk van je locatie je eigen land
digitaal een bestandje mailen zit er niet in: tot een
zijn vaak minder dan een vierkante centimeter, maar
in beeld. Ga je zoomen, dan stuurt Google je gede-
paar jaar geleden bestond er geen scanner die gede-
recente scanners (zoals bijvoorbeeld ontwikkeld
tailleerdere informatie. Wil je weer meer overzicht,
tailleerd genoeg een heel preparaat kon scannen.
binnen het Cyttron II-consortium. Zie ook Micro-
dan krijg je weer een nieuwe uitsnede.”
Een foto van een preparaat is al gauw twintig GB
scoopglaasjes gaan digitaal) kunnen die vierkante
groot en dat zet je niet even op de mail. Bovendien:
centimeter scannen op een duizelingwekkend drie-
Was het uitwisselen van grote bestanden vooral een
alles wat een connectie heeft met internet is gevoelig
duizend Megapixelformaat. Coupescanners leveren
technisch probleem, onderzoekers hebben ook de
voor informatielekken, en de informatie die weefsel-
digitale beelden, die anders dan microscoopglaasjes
(anonieme) gedetailleerde beschrijving van de bijbe-
coupes bevat is privacygevoelig.
niet kunnen breken, kwalitatief niet achteruit gaan
horende patiënt nodig. Dat brengt risico’s met zich
en kopieerbaar zijn. Maar die beelden zijn niet alleen
mee voor de privacy van de patiënt. Daarom wordt de
heel gedetailleerd... ze zijn ook enorm groot.
herkomst van de scans apart van de scans zelf opge-
3.000 Megapixel
“Beveiliging en de omvang van bestanden waren onze
14
slagen. Op die manier wordt het risico dat een hacker
grootste uitdagingen”, vertelt Nikolaos Stathonikos,
Medische gegevens
uit de cloud medische gegevens van meneer Pietersen
ICT-specialist bij de pathologieafdeling van het Uni-
“Je kunt dat soort beelden normaliter niet met elkaar
kan peuteren minimaal. Stathonikos: “Wat het web
versitair Medisch Centrum Utrecht en projectleider
delen via het web”, stelt Stathonikos. “Hoe snel je
op gaat, is niet tot patiënten herleidbaar. Maar we
van het tEPIS-project. Dit project, waarin patholo-
verbinding ook is, even door een preparaat scrollen
hebben, onvermijdelijk, voor een breed scala van
gie-afdelingen van zes universitair medische centra
is er niet bij.” De oplossing is een digitale techniek,
beveiligingsissues een oplossing moeten bedenken.”
en Philips participeren, beoogt om datgene te doen
waarbij alleen het deel wat je wilt bekijken via het
wat tot nu toe onmogelijk was: op afstand preparaten
web op jouw computer belandt. De scan blijft netjes
bekijken, informatie met elkaar te delen om op die
op een server staan. De tEPIS-software berekent
manier grootschalig pathologisch onderzoek logistiek
welk deel van die scan, op welke vergroting, je
sterk te vereenvoudigen. tEPIS, het TraIT Enhanced
computer moet tonen. Jan-Willem Boiten, program-
“Praktisch gezien is op
grote schaal samenwerken
voor pathologen lastig.”
15
TEPIS
TEPIS
Pathologen gaan in de cloud
Als bij jonge vrouwen borstkanker geconstateerd wordt, volgt
en.” Dackus denkt dat die afname zo gering is, omdat veel
veelal een operatie, bestraling en een aanvullende behande-
vrouwen na het verwijderen van de tumor helemaal geen
ling in de vorm van vaak een chemokuur. Maar is dat laatste
baat hebben bij een chemo. Hen zadel je onnodig op met
wel echt altijd zinnig? Het Young Breast Cancer Project (YBCP)
bijwerkingen, zo is de gedachte. “Je wilt eigenlijk chemo
zoekt het antwoord op die vraag. “Zonder tEPIS was dit niet
op maat geven.”
FOTO’S: WILLY VAN BRAGT
Zestienduizend foto’s vergelijken
te doen.”
Omdat de bijwerkingen zo ernstig zijn, is het het uitzoeken
Chemo’s die worden gegeven na het verwijderen van een
waard. Dat kan niet met patiënten die nu behandeld worden:
tumor in de borst, hebben nare bijwerkingen zoals osteopo-
zij krijgen vrijwel allemaal chemo, terwijl de onderzoekers juist
rose en overgangsverschijnselen. “Voor jonge vrouwen zijn
willen weten wat er gebeurt als een patiënt géén chemo krijgt.
die bijwerkingen extra vervelend. Zij hebben dikwijls nog een
Het YBCP werkt daarom met bewaard weefsel van 2.500
kinderwens, en in afwezigheid van ziekte zouden zij een
patiënten bij wie tussen 1989 en 2000, destijds jonger dan
levensverwachting van nog tenminste 45 jaar hebben”, stelt
veertig, borstkanker werd geconstateerd.
Gwen Dackus van het Antoni van Leeuwenhoek ziekenhuis.
Links: Samenwerken kan nog steeds samen achter de computer. Maar met evenveel gemak zit je duizend kilometer verderop.
Rechts: Meekijken volgens de conventionele methode.
De uitdaging zit in het juiste berekening
Hoe kun je een computer laten herkennen of weefsel onder de
preparaat”, stelt Jeroen van der Laak van het Radboud
microscoop kankercellen bevat? Onderzoekers in de “digitale
Universitair Medisch Centrum. “Terwijl je juist een algemeen
Zij coördineert een grootschalig onderzoek waarin pathologen
Van alle weefsels werden tussen de vijf en tien nieuwe prepa-
pathologie” hebben daar een oplossing voor: ze ontwikkelen
bruikbaar algoritme wilt.” In de pathologie worden daarom
kijken of het ook anders kan.
raten gemaakt: 16.000 glaasjes in totaal. “Zonder tEPIS was
algoritmes zodat de computer weet waar hij op moet letten.
voor coupes van verschillende weefsels zogenoemde Grand
dit niet te doen. Als je 16.000 glaasjes logistiek behapbaar
Lastig is alleen wel, dat verschillende algoritmes moeilijk te
Challenges gehouden: een uitdaging aan deelnemers om voor
“Vroeger werd twintig procent van de borstkankerpatiënten
wilt maken, moet je dat met een heel klein team gaan
vergelijken zijn.
een gegeven set aan coupes een algoritme te schrijven dat
nabehandeld met chemotherapie. In de jaren negentig is het
analyseren, omdat je alles moet opsturen. Dit onderzoek
protocol veranderd en sindsdien wordt tachtig procent van
komt bovenop het gewone pathologenwerk. Niemand heeft
Het is een irritant probleem in de pathologie: om cellen of
samengesteld uit verschillende bronnen. Het klinkt als een
hen met chemo behandeld. Maar de sterfte onder patiënten
er full time tijd voor. Dus dan duurt de analyse jaren”, vertelt
onderdelen daarvan in een weefselcoupe zichtbaar te maken,
spelletje, maar het is uitermate nuttig: de beste algoritmes
als gevolg van hun ziekte is slechts heel licht afgenom
Dackus. Juist door de nieuwe digitale technologie kan groot
kleur je ze met behulp van een kleurstof die alleen aan dat
komen zo naar boven drijven, en dat brengt het vakgebied
onderzoek nu wel. De coupes werden gedigitaliseerd en zijn
specifieke onderdeel hecht. Maar niet elke patholoog doe die
een stuk verder.
online in te zien met de tEPIS-technologie. Dackus werkt nu
kleuring op dezelfde manier. Voor diagnostiek is dat prima,
samen met bijna twintig pathologen, van Italië tot regionale
maar als je preparaten met elkaar wilt vergelijken, bijvoorbeeld
De groep van Van der Laak is november 2015 begonnen met
ziekenhuizen, die naar vermogen de gedigitaliseerde coupes
in grootschalig onderzoek, is het lastig: wat bij de ene patho-
een bijzondere challenge. Doel bij deze challenge is om tot
analyseren.
loog donkerpaars kleurt, kleurt bij de andere nauwelijks roze.
een algoritme te komen dat op basis van lymfeklierweefsels
Vervolgbehandeling
Een geoefend oog kan ook wel microscoopglaasjes lezen die
zich door kanker aangetaste cellen bevinden. Het bijzondere
De resultaten van de analyse verzamelt Dackus eveneens
op een andere manier zijn gekleurd, maar binnen de patholo-
aan de challenge is dat die als eerste volledig gescande micro-
digitaal. Als de analyse is afgerond, ontstaat inzicht in de
gie wordt op grote schaal gezocht naar manieren om beelden
scopische preparaten aanbied door alle deelnemers toegang
behoefte van patiënten aan een chemokuur. Dackus: “We
geautomatiseerd te interpreteren, en computers hebben
te geven tot de beelden die zijn opgeslagen in tEPIS.
weten medisch gezien hoe het met deze vrouwen is gegaan.
geen geoefend oog. In het biomedische beeldanalyseonder-
Bij wie waren er uitzaaiingen of kwam het terug? Bij wie niet?
zoek zijn er daarom veel publicaties waarin onderzoekers
Van der Laak: “Het kan ook zonder, natuurlijk. Maar naast logi-
We willen weten wat het verschil, pathologisch en genetisch
claimen dat ze een algoritme hebben ontwikkeld dat micro-
stiek voordeel, hebben we nu een goede interface. Dat maakt
gezien, is tussen die twee groepen. Zo voorkomen we veel
scoopbeelden toch goed weet te duiden. “Veel van dat soort
het schrijven van software veel eenvoudiger, ook als je niet weet
overbehandeling, en is de chemo voorbehouden voor die
publicaties blijken, eenmaal geverifieerd door andere onder-
hoe pathologische beelden eruitzien. Juist voor de informatici
vrouwen die er baat bij hebben.”
zoeksgroepen, sterk afhankelijk van de behandeling van het
die je bij zo’n challenge nodig hebt, is dat echt handig.”
betrouwbaar en efficiënt is. Die set aan coupes is daarbij
FOTO: GWEN DACKUS
van borstkankerpatiënten aan pathologen kan aangeven waar
Met behulp van kleuren annoteert de patholoog
wat hij ziet op het scherm.
16
17
TEPIS
TEPIS
Infographic
tekst: René Rector beeld: Parkers
tEPIS in vogelvlucht
+
-
Pathologen bestuderen flinterdunne plakjes weefsel onder de
microscoop. Aan de hand van wat ze zien stellen ze een diagnose.
Zolang je niet hoeft te overleggen gaat dat goed, maar voor
+
grootschalig onderzoek of een second opinion waren pathologen
aangewezen op inefficiënte en onhandige procedures.
-
Nieuw
3 Met behulp van een
4 Het levert een gedigitali-
5 tEPIS moest twee belang-
scanner wordt het preparaat
gedigitaliseerd. Dat levert een
fotobestand op van 5 GB.
seerde coupe op. Om op afstand te kunnen samenwerken
moet het beeld via internet
tussen twee plaatsen uitgewisseld kunnen worden.
rijke uitdagingen overwinnen:
beveiliging en het uitwisselen
van de immense scanbestanden via internet.
2 Van het biopt worden
flinterdunne plakjes gesneden;
coupes. Die belanden op een
microscoopglaasje, en worden
vaak behandeld met kleurstoffen om bepaalde cellen of
celonderdelen goed zichtbaar
te maken.
4 Samen kijken betekent:
1 Een arts neemt een biopt
bij een patiënt en stuurt dit
naar de afdeling pathologie.
Oud
18
3 Een patholoog bekijkt het
weefsel onder een microscoop. Wie samen naar een
glaasje wil kijken (bijvoorbeeld
voor overleg over een diagnose
of een wetenschappelijke studie), is aangewezen op foto’s
(maar mist bewegingsruimte)
of een meekijkmicroscoop.
microscoopglaasjes meenemen. Dat is tijdrovend, het
geeft risico op beschadiging
van onderzoeksmateriaal en
bij grote, multi-institutionele
onderzoeken is de logistiek
een nachtmerrie.
5 Opslag maakt het studiemateriaal moeilijk toegankelijk.
Resultaten van een studie
beperken zich meestal tot
Excel-files en foto-opnames.
19
Bioimagingtechnologie
voor een betere
diagnostiek
CYTTRON II
Veel ziekten worden veroorzaakt op moleculair niveau.
Beter zicht op elke schaal – van moleculen tot cellen tot
weefsels tot organen – is daarom essentieel voor genezing.
CY T TRON II
Introductie
CY T TRON II
tekst: Joost van der Gevel beeld: Naturalis
Google Earth tot in
de cel: ‘Zo ziet het
er bij jou ook uit’
Op de bovenste verdieping van Naturalis hangt – in gezelschap van de wolf
van Luttelgeest, stier Herman, een dodo en het skelet van de Plateosaurus –
een metersgroot televisiescherm met rustig zwemmende vissen aan de muur:
de Cel Zoomer. Wie wil weten waar het Cyttron II-consortium zich de afgelopen
jaren mee bezig heeft gehouden, krijgt daarmee een introductie in vogelvlucht.
Zoom in op een volwassen zebravis.
“Raak me aan”, nodigt het scherm uit. Als je dat
wikkelaar van de tentoonstelling. “In die maximale
De samenwerking was een project van het Cyttron II-
onder de microscoop legt. De cellen zien er bijna
doet, blijven er van al die vissen één zebravisje en
vergroting ben je ingezoomd op een foto van acht-
consortium. Dit consortium wil inzicht krijgen in de
hetzelfde uit. En door het fysiek te maken met
een embryo over. Met je handen kun je steeds dieper
honderd bij vierhonderd meter, bijna twee keer zo
manier waarop moleculaire veranderingen doorwer-
zoomen – een principe dat ze kennen – willen we
inzoomen op een doorsnede van het embryo. Het
groot als het Malieveld.”
ken in het lichaam en op de gezondheid, om nieuwe
begrip kweken hoe klein het allemaal is.”
diagnostiek en behandelingen te kunnen ontwikke-
vult al snel het hele scherm. In zwart-wit zie je de
organen, de hersenen, spieren, het oog. Je ziet zelfs
Dertigduizend foto’s
len. Data van verschillende beeldvormende technie-
Lichtgevoelige staafjes
een bacterie zo groot als een knikker in de darm. Ver-
De foto is gemaakt in het Leids Universitair Medisch
ken worden daarvoor samengebracht tot één data-
Je kan op iedere willekeurige plek in het visje inzoo-
geleken met de bacterie is de darmcel kolossaal. Als
Centrum (LUMC). Op de afdeling Elektronenmicro-
base met een driedimensionaal totaaloverzicht van
men. Een paar blauwe stippen – hotspots – geven
je nog verder inzoomt, kijk je tot diep in die cellen.
scopie is het zebravisje in een beweegbare houder
moleculair niveau, via de cel, tot het orgaan en het
aan dat er iets te zien is met uitleg erbij. Van Zeeland
Je kunt de mitochondriën – de energieleveranciers –
onder de elektronenmicroscoop gelegd. In een ge-
hele organisme. De Cel Zoomer is illustratief voor dit
zoomt in op de lichtgevoelige staafjes in het oog.
zien, de celkern met het dna, en als kleine bolletjes
automatiseerd proces zijn er in vierenhalve dag van
streven naar het “totaalplaatje”.
“… in jouw ogen zitten ook zulke cellen”, zegt de
de ribosomen die de eiwitten in elkaar sleutelen.
kop tot staart dertigduizend foto’s gemaakt, terwijl
vertelstem uit het scherm. De Cel Zoomer is volgens
precisiemotortjes de houder met het visje miniem
Mens, muis of vis
Van Zeeland ook heel geschikt voor onderwijs. “In
Twee keer het Malieveld
in twee richtingen verschoven voor iedere volgende
Maar waarom stelt Naturalis de Cel Zoomer tentoon?
medische en biologieleerboeken is doorgaans alles
In een verlicht, rond venstertje naast het scherm zijn
opname. Software met een binnen het LUMC ont-
“Dit is de zaal ‘Onderzoek in uitvoering’. We wilden
per orgaan geordend. Hier kun je anatomisch naar
embryo’s van zebravisjes te zien: zwarte puntjes met
wikkeld “stitching”-algoritme, plakte op basis van
het publiek laten kennismaken met de microwereld”,
bijvoorbeeld het hersengebied toe en dan inzoomen.
een glazen staartje eraan, nog geen anderhalve milli-
die onderlinge verschuivingen de beelden nauw-
verklaart Van Zeeland. “Hoe dieper je inzoomt, hoe
Eigenlijk zou iedere universiteit zoiets moeten
meter lang. “Om zo diep in de cellen te kunnen kij-
keurig aan elkaar tot de digitale megafoto. Het grote
meer alle organismen op elkaar lijken. ‘Zo ziet het er
hebben voor het biologieonderwijs.” In het LUMC
ken moet je zo’n embryo vijfhonderdduizend keer
“touchscreen” en de zoomsoftware zijn ontwikkeld
bij jou ook uit’, willen we bezoekers meegeven. Het
wordt een variant op de Cel Zoomer ontwikkeld die
vergroten”, vertelt Ilse van Zeeland, inhoudsont-
in Naturalis.
maakt niet uit of je een mens, muis, vis of ander dier
gebruikt zou kunnen worden in de practica.
22
23
CY T TRON II
CY T TRON II
Google Earth tot in de cel: ‘Zo ziet het er bij jou ook uit’
b
Van groot
naar klein
c
a
d
e
f
g
h
i
j
k
l
a Zwemmende zebravisjes.
b Zebravisembryo.
c Zebravisembryo.
d Lichtgevoelige cellen in het oog.
e Hersencellen.
f Kraakbeencel, het zwarte bolletje is de celkern.
g Darmcellen, met vingerachtige uitstulpingen. h Een bacterie in de darm.
k De kleine bolletjes zijn ribosomen.
l Mitochondriën.
i Spiercellen. j Dit lijkt ook een cel, maar hier is een onderdeel van een
cel zichtbaar: de celkern met DNA.
24
25
CY T TRON II
CY T TRON II
Infographic
tekst: René Rector beeld: Parkers
“Zoomen”
Cyttron II in vogelvlucht
Idealiter zou je van organen tot moleculen willen zoomen
in het weefsel van een patiënt. Er is geen techniek die dat
kan. Wat wel kan: software waardoor
verschillende technieken met elkaar
De oorzaak van ziektes ligt vaak op moleculair niveau.
gecombineerd worden tot een
Kunnen inzoomen op verschillende structuren – moleculen,
coherente verzameling beelden.
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.
Kleiner kijken
Röntgendiffractie werpt zicht
op de atoomstructuur van
moleculen. Daarvoor moet je
ze laten kristalliseren. Maar
voor nanokristallen (kleiner dan
Automatiseren
een duizendste millimeter) werkt
Sommige taken van een patho-
deze techniek niet. Cyttron II laat
loog zijn ouderwets handwerk.
zien dat elektronendiffractie de
Een coupemachine die de
structuur van nanokristallen
coupes direct scant, kleurt en
zichtbaar maakt.
een begin met de analyse maakt,
maakt het pathologenwerk een
stuk efficiënter.
Meer zien met minder “licht”
Biologische moleculen maak je zichtbaar met een elektronenmicroscoop. Je “kijkt” met een bundel elektronen. Maar die
Beelden combineren
elektronen beschadigen dat wat je wilt zien. Een nieuwe
Niet alles wat je zou willen zien,
detector, waarmee je minder elektronen
is in een foto te vangen.
nodig hebt om een plaatje te maken,
Door tegelijkertijd een analyse
brengt uitkomst.
te maken met een massaspectro-
3D
Weefselcoupes bekijk je normaliter
26
meter en de beelden te combineren,
krijgt een onderzoeker veel meer
in het platte vlak. Een nieuwe scan-
informatie over wat hij ziet: waar
techniek maakt het mogelijk ook op
cellen bezig zijn met delen
weefselniveau een 3D scan te maken.
bijvoorbeeld.
27
CY T TRON II
CY T TRON II
Case study
tekst: Rineke Voogt
Elektronenmicroscoop Titan met ingebouwde camera Falcon.
Maximaal inzoomen
zonder risico
microscooptechnologiebedrijf FEI (Field Electron
and Ion Company). Het eerste probleem kun je vrij
eenvoudig oplossen met cryo-elektronenmicroscopie: maak het object koud, zodat het vastgevroren
zit. Als je je sample snel genoeg afkoelt tot -196
graden Celsius, krijg je geen vervelende ijskristallen
die de boel stukmaken. Het tweede probleem is
lastiger: biologische structuren zijn erg fragiel.
structuren, gebruikt een elektronenmicroscoop. Daarmee
kun je veel detail waarnemen. Maar er is een probleem:
hoe meer detail, hoe meer elektronen je op je preparaat
moet afvuren – en daarvan gaan structuren juist stuk.
Je wilt dus met zo laag mogelijke doses elektronen
toch nog voldoende informatie verzamelen.
B E E L D : J U L I A N V O N D E R E C K E N / N AT U R E
Wie wil inzoomen op eiwitten, DNA of andere kleine
Binnen het onderzoeksconsortium Cyttron II
ontwikkelden ze daarom bij FEI in samenwerking
met de Universiteit Leiden een nieuwe camera
als aanvulling op de cryo-elektronenmicroscoop
“Titan”. De camera, Falcon gedoopt, zorgt ervoor
dat het object beter in beeld komt zonder dat
er meer elektronen gebruikt hoeven worden.
Structuurbiologen houden zich graag bezig met het
Met een elektronenmicroscoop kun je goed een
“Eigenlijk werkt het niet zoveel anders dan een
ontrafelen van de opbouw van eiwitten en andere
3D-beeld krijgen van een object, wat essentieel is
normale camera – maar dan met elektronen in
ingewikkelde vormen als ribosomen of virussen.
om de vouwing van een eiwit of de mantel van een
plaats van licht”, zegt De Jong. Elektronen die door
De functie van een stof heeft namelijk alles te maken
virus in kaart te brengen.
het preparaat heengaan komen op een chip in de
met zijn vorm. Eiwitten, de werkpaarden van een
camera terecht, die verdeeld is in pixels. Normaal
Reconstructie van een actinefilament, een aaneenschakeling
van eiwitten. Het cytoskelet van de cel wordt eruit opgebouwd.
Het beeld is gebaseerd op gegevens verzameld door een Titan
elektronen-microscoop met Falcon camera.
cel, zijn bijvoorbeeld kunstig gevouwen op een
Elektronenmicroscopen hebben het de afgelopen
zorgt dat voor veel ruis; elektronen, vol energie, zijn
manier die past bij hun functie. Om te begrijpen
decennia een stuk makkelijker gemaakt voor bio-
lastig af te stoppen en raken daardoor verstrooid.
wat ze precies doen moet je goed weten hoe ze eruit-
logen om onze kleinste bouwstenen te onderzoeken.
Dan kan het gebeuren dat ze niet één, maar meer-
achter elkaar te zetten krijg je een beter beeld.”
zien. Dat geldt ook voor virussen of zelfs medicijnen.
De techniek gaat met sprongen vooruit: tien jaar
dere pixels markeren. In de Falcon is dat opgelost
Bovendien kun je hiermee “de hele soep bekijken”,
geleden was het kleinste detail dat je ermee kon
door de chip heel dun te maken. De Jong legt uit:
zegt Van Heel. “De moleculaire machientjes in je
Dik aluminiumfolie
bekijken nog tien keer zo groot als nu. Tot een paar
“Elektronen gaan erdoorheen, en laten een signaal
preparaat hebben verschillende functionele toestan-
Met het blote oog zijn die stoffen niet te zien. Voor
tienden nanometer kun je met een elektronenmicro-
achter dat ze er geweest zijn. Zo verspreiden ze zich
den. Een enzym kan bijvoorbeeld aan een substraat
een lichtmicroscoop zijn ze ook te klein. Een manier
scoop zichtbaar maken; in één nanometer passen
minder”. Door bovendien de camera te koelen, zorg
zijn verbonden om een reactie te versnellen, of al
om ze te kunnen bestuderen is met röntgenstraling,
ongeveer vijf atomen. Ter vergelijking: een bacterie
je voor nog minder ruis.
zijn teruggekeerd in zijn oorspronkelijke toestand.
maar dan moet je eerst een kristalstructuur kunnen
meet zo’n tweeduizend nanometer en aluminium-
maken van het object dat je wilt bestuderen. Dat
folie is tienduizend nanometer dik.
lukt met lang niet elk materiaal. Een andere manier:
Je wilt al die toestanden in 3D kunnen zien.”
Movie-modus
Dat de camera een uitkomst is voor onderzoekers
Een directe toepassing van de techniek is ontwik-
de elektronenmicroscoop. Dat apparaat gebruikt
Dunne chips
kan Marin van Heel, hoogleraar Data-analyse voor
keling van medicijnen. Van Heel: “Denk maar aan
elektronen om het voorwerp af te beelden. Een bun-
Er kleven echter twee nadelen aan het gebruik van
cryo-elektronenmicroscopie aan de Universiteit
een antibioticum. Je kunt heel precies zien hoe
del versnelde elektronen wordt in een vacuüm buis
een elektronenmicroscoop voor biologische structu-
Leiden, beamen. “Door de hoge gevoeligheid van
de stof iets bij een bacterie blokkeert. Zo kun je
afgeschoten op het object. Elektronen die door het
ren. “Allereerst bewegen moleculen bij lichaams-
de camera heb je vier keer minder elektronen nodig
gerichter medicijnen ontwikkelen.” Met behulp
preparaat heen gaan worden sterk vergroot, zoals
of kamertemperatuur alle kanten op. Daarnaast
om een goed beeld te krijgen. Een ander voordeel
van de Falcon kan ook een virus als HIV nog beter
dia’s in een projector, en vervolgens geregistreerd en
worden objecten snel kapot geschoten door elektro-
is de ‘movie-modus’: je kunt tien plaatjes van je
in kaart worden gebracht, om beter te begrijpen
vastgelegd in een beeld met behulp van een camera.
nen”, zegt Frank de Jong, directeur Partnerships van
object maken in een seconde. Door die beelden
hoe het virus zich gedraagt.
28
29
CY T TRON II
CY T TRON II
Inter view
tekst: Elles Lalieu
Microscoopglaasjes
gaan digitaal
De hele wereld gaat digitaal. Op steeds meer plekken wordt er gewerkt
met razendsnelle computers en andere slimme apparatuur. Maar niet op
de pathologieafdeling van een ziekenhuis. De patholoog typt zijn verslag
op de computer, maar verder is zijn bureau gevuld met een microscoop
en vele microscoopglaasjes met preparaten die bekeken moeten worden.
Het IntelliSite systeem van Philips bestaat uit een glaasjesscanner (links), een beeldbeheersysteem en software.
30
31
CY T TRON II
CY T TRON II
Pathologie speelt een cruciale rol in het bepalen van
Dat kan nu voor een redelijke prijs. Soms is het zelfs
het ziektebeeld, met name bij diagnose van kanker.
al goedkoper dan het opslaan van microscoopglaas-
Verdachte weefselmonsters worden met een micro-
jes in een archief, zoals dat nu gebeurt”, vertelt
scoop onderzocht om te bepalen of het tumorweefsel
Verhagen.
Microscoopglaasjes gaan digitaal
patholoog advies uit over de behandeling van de
“Bladeren” door weefsel
patiënt.
Imagingspecialist Jelte Vink van Philips was verantwoordelijk voor de ontwikkelingen aan het digitale
“De microscoop blijft natuurlijk een fantastisch
pathologiesysteem. “Het apparaat was er al. Wat
apparaat, maar er zitten nadelen aan de logistiek van
we de afgelopen vier jaar met name gedaan hebben,
preparaten op glas”, vertelt Dirk Verhagen, onder-
zijn updates van de software waardoor het mogelijk
zoeker en ontwikkelaar bij Philips. “Je kunt beelden
wordt om beelden naast elkaar te leggen of op
kwijt raken, bijvoorbeeld doordat glaasjes breken of
dezelfde plek in een preparaat naar verschillende
doordat je het preparaat doorstuurt naar een specia-
kleuringen te kijken”, legt hij uit. Verhagen kan
list voor een consult.” Om de opslag en het delen
dit direct demonstreren met beelden die eerder
van pathologische beelden makkelijker te maken,
op de computer zijn opgeslagen. Stel; de arts heeft
ontwikkelde Philips als onderdeel van het Cyttron
een stukje weefsel weggenomen bij een patiënt en
II-onderzoeksprogramma de IntelliSite digitale
wil graag weten of het een tumor is en hoe die tumor
pathologie-oplossing. Het systeem bestaat uit een
dan groeit. De patholoog maakt hele dunne plakjes
glaasjesscanner, een beeldbeheersysteem en soft-
van het weggenomen weefsel en prepareert die alle-
ware waarmee de patholoog de beelden kan delen
maal op een eigen glaasje. Door de glaasjes één voor
en beoordelen.
één te bekijken, valt iets te zeggen over de locatie
FOTO: PHILIPS INTELLISITE PATHOLOGIST SUITE
kwaadaardig is. Aan de hand daarvan brengt de
Screenshot van een Herceptinkleuring. Door dit plaatje
naast een standaard celkleuring te leggen, kan een
patholoog direct zien of de tumorcellen van een patiënt
ontvankelijk zijn voor hormoonbehandeling.
van de tumor. Bijvoorbeeld of hij oppervlakkig zit
Behoorlijke datavolumes
of juist diep in het weefsel.
In het bezoekerscentrum in Best demonstreert
glaasje zijn de celranden aangekleurd met roze en
Herceptin) kan consequenties hebben voor het
de celkernen met blauw-paars. “Met zo’n kleuring
functioneren van het hart. Dus dat wil je niet zomaar
geven aan een patiënt die het niet nodig heeft.”
Verhagen hoe het systeem werkt. Hij plaatst een
“Na het scannen van de glaasjes kun je beelden naast
kun je zien of je te maken hebt met kanker”, vertelt
microscoopglaasje in de scanner, doet de deur dicht
elkaar leggen en ook aan elkaar linken”, legt Verha-
hij. “Het weefsel ligt dan niet mooi geordend, maar
en drukt op “start”. Ongeveer een minuut later is
gen uit. “Virtueel kun je de verschillende plakjes dus
toont een wildgroei van cellen. Gebieden die hele-
Centraal scannen
de scan klaar. De eerste scanners deden een halfuur
weer op elkaar leggen en zo als het ware door het
maal blauw-paars lijken te kleuren, markeren het
Het naast elkaar leggen en linken van beelden is
over zo’n glaasje. Deze scanner kan driehonderd
weefsel heen ‘bladeren’. Dan kun je met veel grotere
tumorweefsel.”
iets dat met losse microscoopglaasjes niet mogelijk
glaasjes in vijf tot acht uur verwerken. “Dat maakt
precisie zeggen hoe een tumor bijvoorbeeld in de
dat scannen aantrekkelijk is geworden voor patho-
diepte groeit.”
logisch onderzoek”, vindt Verhagen.
is. Daarnaast heeft het digitale pathologiesysteem
Op het tweede glaasje is een bruine kleuring
nog een belangrijk pluspunt: het delen van beelden
gebruikt, die aangeeft of een patiënt ontvankelijk is
is heel makkelijk. “Er zijn wel microscopen waar je
Gevoelige tumorcellen
voor hormoonbehandeling. Wat je aan dit voorbeeld
met twee tot tien personen tegelijkertijd naar het-
Niet alleen de duur van het scannen is flink naar
Bij het prepareren van microscoopglaasjes krijgt
ziet, is dat de gebieden die op het eerste glaasje
zelfde preparaat kunt kijken, maar dan moet je nog
beneden gebracht, ook de opslag van de beelden die
ieder plakje weefsel zijn eigen kleuring. En met
blauw-paars kleurden op het tweede glaasje bruin
steeds met z’n allen om tafel zitten”, zegt Verhagen.
eruit rollen is nu betaalbaar. “Afhankelijk van wat je
iedere kleuring kun je verschillende dingen aanto-
kleuren. Dat betekent dat deze patiënt tumorcellen
Binnen het LSH-FES-onderzoeksproject tEPIS is
precies scant, komen er databestanden uit variërend
nen. Met de computer kun je nu heel precies twee
heeft die ontvankelijk zijn voor hormoonbehande-
gewerkt aan een oplossing om opgeslagen beelden
van 0,5 tot 4 of 5 gigabyte (GB). Dat zijn behoorlijke
verschillende kleuringen van hetzelfde gebied naast
ling. Verhagen: “Dat is belangrijk om te weten, want
overal beschikbaar te maken. Het enige dat je nodig
datavolumes, die je allemaal ergens moet opslaan.
elkaar leggen. Verhagen laat het zien. Op het eerste
dergelijke chemotherapie (bijvoorbeeld het medicijn
hebt, is een internetbrowser. Twijfel je over een
32
33
CY T TRON II
Microscoopglaasjes gaan digitaal
CY T TRON II
Case study
tekst: Elles Lalieu beeld: Imabiotech
Philips heeft op dit moment al veel digitale pathologiesystemen verkocht. Ze staan onder andere
in Nederland, België, Duitsland, Engeland, Oostenrijk, de Verenigde Staten en Singapore. Ze worden
gebruikt voor diagnostiek en onderzoek. “Een
Een moleculaire
kaart van het weefsel
mooi voorbeeld van diagnostiek is Hengelo”, zegt
Verhagen. “Daar is een laboratorium waar ze alles
scannen, dus daar hebben ze een aantal scanners
staan.” Sowieso merkt hij de laatste jaren dat de
interesse voor het scannen toeneemt. “Zelfs mensen
die verknocht zijn aan hun microscoop zeggen nu:
‘Het is niet de vraag óf hij gaat verdwijnen, maar
wanneer’.”
Met een massaspectrometer kun je moleculen
identificeren. Met een lichtmicroscoop kun je
structuren in een weefsel zichtbaar maken.
Koppel die twee aan elkaar en je kunt een
moleculaire kaart van het weefsel maken,
waarop precies is te zien waar bepaalde
moleculen zich bevinden en hoe ze beïnvloed
worden door ziekten.
Beelden sorteren
Binnen de scope van Cyttron II werkte McDonnell
met zijn team vooral aan de automatisering van
het scanproces. Het grote voordeel van de robot
die ze ontwikkelden, is de snelheid. “Enkele jaren
geleden moest je het materiaal van iedere patiënt
handmatig in de massaspectrometer laden. Nu is
de massaspectrometer uitgerust met een ‘hotel’
waar negentig monsters op hun beurt kunnen
wachten. Op die manier maken we de techniek
Met het digitale pathologie systeem kan nu al meer
Deze techniek heet imaging massaspectrometrie.
beschikbaar voor een groot aantal patiënten”,
dan met een microscoop, maar het apparaat moet
Imaging massaspectrometrie komt van pas bij alle
vertelt McDonnell.
in de toekomst nog veel slimmer worden. Onder-
aandoeningen waarbij moleculaire veranderingen
zoekers zijn hard bezig om honderdduizenden oude
een rol spelen. Je kunt bijvoorbeeld kijken naar de
En dat is belangrijk, want moleculaire veranderin-
microscoopglaasjes uit archieven te digitaliseren.
locatie van neurotransmitters in de hersenen van
gen kunnen behulpzaam zijn bij het stellen van een
“We weten al wat er met die patiënten is gebeurd en
muizen of naar de verdeling van bepaalde moleculen
diagnose of het vaststellen van een prognose voor
daar kunnen computers van leren”, legt Verhagen
die als medicijn kunnen dienen. Er zijn ook meer
patiënten. Door individueel naar de samenstelling
uit. “Misschien is het wel zo dat het vetweefsel bij
diagnostische mogelijkheden, bijvoorbeeld bij
van moleculen in het weefsel te kijken, kan een
preparaat, dan kun je direct een patholoog aan de
een bepaald type tumor anders groeit. De patholoog
kanker. Een delende kankercel ziet er op het oog
behandeling beter op de patiënt worden afgesteld.
andere kant van het land inschakelen. Dat is redelijk
heeft daar waarschijnlijk nooit zo naar gekeken
hetzelfde uit als een kankercel die bijna doodgaat,
Daardoor wordt deze gecombineerde scantechniek
revolutionair.
omdat hij geen voorbeelden van hetzelfde tumortype
maar de chemische inhoud van die twee cellen is
een stuk eenvoudiger praktisch toe te passen.
uit het archief kan halen om ze naast elkaar te
heel anders.
De snelheid van pathologiescanners is enorm
toegenomen. De eerste scanners deden een
halfuur over één microscoopglaasje. Nu worden
driehonderd glaasjes binnen vijf tot acht uur verwerkt.
Het delen van beelden maakt mogelijk dat prepare-
onderzoeken.”
ren van microscoopglaasjes wordt gecentraliseerd.
“Ons systeem analyseert
Als alle beelden overal beschikbaar zijn, heeft
Ook kan de computer het werk van de patholoog
de chemische inhoud van
immers niet iedereen zijn eigen glaasjes meer nodig.
makkelijker maken. Bijvoorbeeld bij het zoeken naar
weefsel met een massaspec-
Volgens Verhagen is die centralisatie kosteneffectief;
uitzaaiingen. Verhagen: “De patholoog verwijdert
trometer en koppelt die ana-
het kan tonnen of miljoenen schelen. “Het laborato-
een stukje van een lymfeklier en maakt daar tien
lyse aan microscoopbeelden
rium scant alles in en per casus kan een patholoog
tot vijftig glaasjes van. Die kun je allemaal bekijken,
van hetzelfde weefsel”, legt
worden toegewezen. Binnen de pathologie heb je
maar één ‘hit’ is in principe voldoende om aan te
Liam McDonnell van het
15 tot 25 specialismen, maar die heb je als ziekenhuis
tonen dat er uitzaaiingen zijn. Wat de computer
Leids Universitair Medisch
nooit allemaal in huis. Als de beelden gelijk naar de
kan doen, is een voorselectie maken van de beelden
Centrum uit. “Daardoor
juiste specialist gestuurd worden, krijg je scherpere
zodat de patholoog de meest ‘verdachte’ beelden het
ontstaat een goed inzicht
diagnoses. Bij de veterinaire pathologie zie je dit al
eerst te zien krijgt.”
in de exacte locatie van
gebeuren”, vertelt hij.
34
Doorsnede van het menslijk lichaam, gemaakt met behulp van
imaging massaspectrometrie.
moleculen in het weefsel.”
35
CY T TRON II
Beeldreportage
CY T TRON II
tekst: Elles Lalieu
Cellen in 3D
Binnen de pathologie wordt tegenwoordig
gebruik gemaakt van scanners. Meestal zijn
dat scanners die een 2D-beeld van het weefsel maken. Als je dunne plakjes bekijkt is 2D
voldoende, maar bij dikkere plakjes weefsel is
3D-beeld noodzakelijk. Philips en de TU Delft
werken nu aan een scanner die in één keer een
3D-plaatje van weefsel kan maken.
Nog voor de start van het onderzoeksproject
Cyttron II ontwikkelde Philips een bijzondere
sensor. “Met die sensor werd het mogelijk om
tegelijkertijd verschillende dieptes vast te leggen”,
vertelt Bas Hulsken, digitale-pathologiespecialist
bij Philips. “Bestaande scanners maken een aantal 2D-plaatjes en stellen op basis daarvan een
3D-reconstructie samen. Deze nieuwe scanner
maakt het mogelijk om in één keer dat 3D-plaatje
te maken. Daardoor is het apparaat veel sneller
dan de scanners die er nu zijn en dat is uiteindelijk
gunstig voor patiënten die op een diagnose zitten
te wachten.”
De 3D-scanner komt vooral van pas binnen de
cytopathologie, diagnose op celniveau. Hulsken
spreekt zelfs van een noodzakelijkheid. “Binnen
de cytopathologie kijk je vaak naar vloeibare
monsters, bijvoorbeeld hele cellen die zijn opgelost in een vloeistof. Zo’n monster kan tientallen
micrometers dik zijn, terwijl de plakjes die binnen
de histologie gebruikt worden vaak maar vijf of zes
micrometer dik zijn. Zo’n dun plakje krijg je met
een 2D-scanner nog wel redelijk in focus, hoewel
de 3D-scanner dan waarschijnlijk ook een betere
beeldkwaliteit geeft. Maar bij die dikke plakken
krijg je met de 2D-scanner maar een beperkt
aantal cellen scherp.”
Op de foto: Promovendus Mojtaba Shaker
(TU Delft) bij de experimentele set-up van de
3D-scanner.
36
37
CY T TRON II
Cellen in 3D
CY T TRON II
Procesverslag
tekst: René Rector
Naast dikke stukken weefsel kan de 3D-scanner ook een
belangrijke rol spelen bij bijzondere metingen. Hulsken noemt
fluorescentie als voorbeeld. Het is mogelijk om fluorescerende
markers aan het genetisch materiaal (DNA of RNA) van cellen
te hangen. Die markers worden bij het scannen herkend en op
de afbeelding kan de patholoog het aantal markers tellen en zo
dingen te weten komen over belangrijke veranderingen in het
genetische materiaal van de cel. “Met een 2D-scanner kunnen
die markers op elkaar liggen en zie je ze dus niet allemaal.
Met een 3D-scanner heb je dat probleem niet omdat je van
alle kanten kunt kijken”, vertelt Hulsken.
“De computer krijgt
dingen zichtbaar die
voor het menselijk
oog onzichtbaar zijn.”
‘De mens is de uitdaging,
niet de techniek’
Als je in Google afbeeldingen “Jaguar” intikt,
krijg je plaatjes van een zwarte panter, een
gevlekte katachtige, een auto, een vliegtuig en
een boot. Wie afbeeldingen gaat digitaliseren,
loopt tegen dat probleem aan: hoe weet een
computer wat er op zijn digitale bestanden te
zien is? En meer nog: wat een gebruiker erop
zoekt? Fons Verbeek van het Leiden Institute
of Advanced Computer Science van de Universiteit Leiden zocht en vond een oplossing.
Cyttron I
2006-2010
Het idee achter het project is dat
een medisch onderzoeker meer
De 3D-scanner is uit de onderzoeksfase. Begin 2016 moet
de eerste serie testmodellen van de band rollen. Hulsken en
Stallinga willen de rest van dat jaar gebruiken om de kinderziektes uit het systeem te halen. Hopelijk kan het apparaat dan
in 2017 echt richting pathologie-afdelingen en onderzoeklabs.
Hulsken richt zich daarbij niet op specifieke aandoeningen.
“We ontwerpen de scanner juist zo dat hij breed toepasbaar
is”, zegt hij. “Want we willen uiteindelijk de hele pathologie
digitaliseren.”
38
verbanden kan leggen door beelden op verschillend inzoomniveau
en biochemische informatie aan
elkaar te koppelen. Sterker nog:
dat een database door slimme
algoritmes de onderzoeker wijst
op verbanden die hij zelf nog
niet gezien had. Maar dat idee is
sneller geschetst dan ingevuld:
een celorganel is totaal onzicht-
FOTO: COLIN BURNETT
FOTO: SAC SCOTT LEWIS/MOD
Binnen Cyttron II werkt Hulsken samen met Sjoerd Stallinga,
imagingspecialist aan de Technische Universiteit Delft. Ze
besteedden veel tijd aan het geschikt maken van de scanner
voor digitale pathologie. “Normaal scant een apparaat in
drie kleuren (rood, groen en blauw), omdat dat voldoende is
voor een kleurweergave ten behoeve van het menselijk oog”,
legt Stallinga uit. “Iedere kleur die een mens kan zien, kun je
namelijk opbouwen uit de kleuren rood, groen en blauw. Het
apparaat kan nu tot vijf kleuren scannen. De computer krijgt
daardoor dingen zichtbaar die voor het menselijk oog onzichtbaar zijn. De bedoeling is dat die toevoeging zorgt voor extra
informatie die relevant is voor de diagnose van patiënten.”
baar op een röntgenfoto, je
andere. “Paars” hangt af van
pleet vast. Tuurlijk: als iemand
ziet hooguit contouren op een
welke kleuring is gebruikt.
met een doos vol glaasjes met
lichtmicroscoop, en pas bij
Sommige microscopen leveren
coupes van darmweefsel met
een fluorescentie- en confocale
alleen zwart-witbeelden. We
dezelfde kleuring aankomt, kan
microscoop wordt het wat.
proberen aanvankelijk om orde
een computer na het derde glaasje
Een elektronenmicroscoop is dan
te scheppen met technieken die
echt wel slimme suggesties doen.
vaak alweer zo sterk vergrotend,
lijken op technieken die worden
Het gaat mank als je met een
dat je naar een onderdeel van een
gebruikt bij gezichtsherkenning
nieuwe doos glaasjes met een net
organel zit te kijken. En dat is
op foto’s. Dat loopt alleen com-
iets andere kleuring binnenkomt.
niet het enige probleem. “Zwart”
Het moet dus anders. Weg met
betekent in het ene geval iets
de pixels! Taal moet het zijn.
compleet anders dan in het
39
CY T TRON II
CY T TRON II
‘De mens is de uitdaging, niet de techniek’
“Wie gaat er nu tweehonderd
foto’s een voor een annoteren?”
Cyttron II
2011-2012
Niet de beelden zelf, maar de tags
die aan de beelden zijn gehangen
zijn dus leidend om de samenhang
tussen die beelden te duiden. Stel,
je wilt in een weefsel de ribosomen
nader bestuderen, dan kun
je langs de term “ribosomen”
helemaal inzoomen tot je op
molecuulniveau naar de eiwit-
20??
synthese zit te kijken. Of uit-
Het klinkt allemaal mooi: een
zoomen tot de celinhoud zo vaag
computer die verbanden legt
is dat het niet meer in onderdelen
die wetenschappers zelf over het
hoofd zien. Maar de menselijke
te zien is.
Uiteindelijk moet een computer
We bestuderen gene-ontology,
2014
toch weten wat die vage opeen-
een bestaande ontologie voor
Een doorbraak. Niet zozeer in
De imagingtechniek en de
geslecht bastion. Wat we nog
hoping paars linksboven in beeld
genetica. Al snel komen we
de techniek, maar in het denken
onderzoeker – twee zaken die
niet overwonnen hebben, is
eigenlijk voorstelt, zodat hij een
erachter dat dat zeker bruikbaar
over adequate invoer. Stel,
je in een handomdraai helder
“vakjargon”. Als een structuur-
onderzoeker kan wijzen op de
is, maar we stuiten meteen op
2013
onderzoeker Janssen logt in op
hebt – beperken wat er in beeld
bioloog het over een “atlas”
aanwezigheid van celwoekering.
een netelig probleem: je moet
We proberen een spelelement toe
de database. We weten dan dat
kan zijn. En daarmee ook de tijd
heeft, bedoelt hij iets anders dan
We besluiten te gaan experimen-
elk beeld apart annoteren. Voor
te voegen. Letterlijk: we bouwen
Janssen onderzoek doet naar
die je nodig hebt voor annotatie.
wanneer een topograaf of een
teren met ontologische beschrij-
een paar beelden gaat dat nog
het arcadespel Frogger in in de
cellen in de hersenstam, omdat
Andersom werkt het ook: als
orthopeed daarover praat. We
ving: een set beschrijvende ter-
wel, maar als je tweehonderd
gebruikersinterface, waarbij het
Janssen dat heeft aangegeven
Janssen werkt aan stressrespons
zoeken nu nog naar een manier
men waarbij niet alleen gedefini-
foto’s moet vertalen in een
hoppen naar de overkant (wat
in zijn onderzoekersprofiel.
in zijn hersencoupes, dan geeft
om te voorkomen dat onderzoe-
eerd is wat die termen betekenen,
omvangrijke ontologie, wordt
altijd de bedoeling was van
We weten ook dat Janssen een
de database aanbevelingen
kers volgens hun eigen jargon
maar ook beschreven staat hoe
dat vervelend. Welke onderzoeker
Frogger: spring met een kikker
set beelden wil annoteren die
over beelden die óók gaan over
gaan annoteren zonder dat het
die betekenissen relaties hebben.
is bereid dat te doen?
een rivier over via boomstammen)
afkomstig zijn van een licht-
stressrespons. We ontdekken
duidelijk wordt via welk jargon
Ontologische beschrijvingen
Ons project verschuift van een
eenvoudiger wordt als termen
microscoop. Omdat hij dat eerder
daardoor bijvoorbeeld dat de
dat is. Het succes van Cyttron II
bestaan al heel lang. Zo weten
technisch probleem naar een
waarop je moet “springen”
heeft gedaan, of omdat hij dat aan
stressrespons bij een gist op
wordt in dit opzicht bepaald door
we bijvoorbeeld dat “bladeren”
menselijk probleem. Zoals
geannoteerd zijn. Hiermee leren
de database laat weten. Die twee
moleculair niveau nauwelijks
de eenduidigheid waarmee het
een vast onderdeel is van de ver-
gewoonlijk wordt dat de grootste
we de gebruiker dat annotatie
kenmerken – Janssen, lichtmi-
afwijkt van die van ons.
annoteren gebeurt. Dus ook al
zameling “loofbomen”, categorie
uitdaging.
nuttig en lonend is, en moedigen
croscoop – zijn twee enorm
rondt Cyttron II nu af, de klus is
“onderdelen”. “Eik”, “iep” en
onderzoekers aan goed te annote-
beperkende factoren voor de set
nog niet helemaal geklaard.
“es” zijn onderdelen van die-
ren, door ze na afloop te belonen
aan ontologische elementen die
zelfde verzameling, maar dan
met een spelletje.
Janssen überhaupt kàn annote-
in de categorie “soorten”. Onto-
ren. Hij ziet geen eiwitten, want
logieën hebben clusters, verza-
die zie je niet met een lichtmicro-
melingen en een hiërarchische
scoop. Hij ziet ook geen spiercel-
structuur.
len, want we weten dat Janssen
kant is een nog niet helemaal
hersenonderzoek doet.
40
41
De volgende
generatie
medicijnen voor
hersenziekten
NEUROBASIC
PHARMAPHENOMICS
Het ontwikkelen van medicijnen voor hersenziekten lukte
nooit goed. Goede diermodellen en veel meer inzicht in
ziekteprocessen duwen de deur naar behandeling open.
NEUROBASIC
NEUROBASIC
Introductie
tekst: René Rector beeld: Parkers
Medicijnen
ontwikkelen voor
hersenziekten
NeuroBasic startte met iets wat nog geen weten-
De laatste stap voor de klinische tests begonnen,
schappelijk onderzoeker eerder had gehad: een
was misschien wel de spannendste. Want een epi-
proefdiermodel waarop je kan testen. De Zeeuw:
leptische muis kunnen behandelen is één ding. Of
“Nederland was de enige locatie waar je zoveel
het middel ook bij mensen werkt, is altijd nog maar
wetenschappers van zoveel verschillende disciplines
de vraag. “We lijken op muizen. Maar we hadden al
dicht bij elkaar hebt. Er zitten mensen tussen met
eerder gezien dat ook al grijpt een middel in op de
veel verstand van gedrag, van hersenen, zenuwen,
synthese van één bepaald eiwit en is die synthese bij
het limbische systeem, van software, van techniek
de muis gelijk aan die bij de mens, er toch verschil-
om in hoog tempo muizen te screenen zonder stress
len zijn in wat het lichaam doet met een medicijn,
te veroorzaken. Elders in de wereld krijg je de exper-
of met het eiwit”, stelt De Zeeuw. Daarom blijft het
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
Medicijn
en het ziekteverzuim als gevolg van ziektes als depressie, epilepsie, autisme
********
en schizofrenie is immens.
Behalve een onderschatte impact hebben die hersen-
genetische defect te bezorgen dat bij mensen tot een
ziektes nog iets gemeen: er bestaat geen medicijn
hersenziekte leidt”, vertelt programmadirecteur en
tegen. Maar dat gaat veranderen, als het aan het
hoogleraar Neurowetenschappen Chris de Zeeuw.
NeuroBasic consortium ligt. Het consortium
“Vervolgens hebben we heel nauwkeurig vastgelegd
ontwierp een methode waardoor je adequaat en
hoe een muis zich afwijkend gedraagt bij de ver-
gericht een stof kunt ontwikkelen die epileptische
schillende hersenziekten. Dat is nodig. Bij ziekten
aanvallen onderdrukt of schizofrenie bestrijdt.
als kanker of hart- en vaatziekten kun je vaak op
Het grote probleem bij hersenziektes is dat medi-
cellulair niveau zien wat er mis is en of je genees-
tise niet voldoende bij elkaar, niet in de academische
spannend tot de laatste klinische trials zijn afgerond.
cijnen op geen enkele manier te testen waren. De
middel iets heeft gedaan. Bij hersenziekten moet
wereld en niet bij de farmaceutische industrie.”
Maar hij acht de kans groot dat NeuroBasic niet
geschiedenis telt tal van ethisch onverantwoorde
je dat afleiden uit het gedrag van een proefdier.”
experimenten waarin mensen als proefkonijn
alleen het proefdieronderzoek naar een nieuw
Het was een begin. Met een zieke muis in de hand
niveau heeft getild, maar dat het ook medicijnen
werden gebruikt. In de farmacologie is het testen op
Om het muisgedrag te kunnen vastleggen was veel
was de grote uitdaging binnen NeuroBasic om werk-
gaat opleveren tegen autisme, neurofibromatose1,
proefdieren de regel, maar omdat niemand kon ver-
innovatie nodig: een methode om naar behoefte
zame stoffen te ontwerpen voor medicijnen. Daarna
tubereuse sclerose2, epilepsie en schizofrenie.
tellen of een muis schizofreen is of niet, laat staan
genen aan of uit te kunnen zetten, testjes die zorg-
volgde de test op proefdieren, en werd duidelijk
schizofrenie bij muizen kon veroorzaken, was het
vuldig meten in hoeverre een proefdier lijdt aan de
of een medicijn in de dop ook doet wat het moet
ontwikkelen van een medicijn voor een hersenziekte
aandoening die door de genetische mutatie zou
doen. De volgende stap was om duidelijk te
een hachelijke onderneming.
moeten zijn veroorzaakt, en een registratiesysteem
krijgen waarom het medicijn bij de muis wel of
dat van honderden muizen tegelijk het gedrag kan
niet werkte. Soms moesten de onderzoekers terug
vastleggen en analyseren.
naar de tekentafel.
“In een voorloper van NeuroBasic, hebben we een
methode ontwikkeld om muizen heel specifiek dát
44
1
Neurofibromatose is het erfelijk onvermogen neurofibromine aan te
maken, met zeer uiteenlopende kenmerken, variërend van café-au-laitvlekken tot leerproblemen.
2 Tubereuse sclerose is meestal een mutatie, met uiteenlopende gevolgen zoals epilepsie, autisme, een verstandelijke handicap, huidaandoeningen en nieraandoeningen.
45
NEUROBASIC
NEUROBASIC
Infographic
tekst: René Rector beeld: Parkers
NeuroBasic in vogelvlucht
10 Het medicijn is klaar.
€
Het ontwikkelen van medicijnen voor hersenziekten lukte nooit
Medicijn
goed, omdat hun werkzaamheid pas wordt aangetoond in het
********
gedrag. Daardoor was ontwikkeling een kwestie van trial and error.
1 In de zaad- en eicellen
worden genetische
mutaties aangebracht.
Dit veroorzaakt
genetische defecten.
?
AGG
TCC
Epilepsie?
2 De muizen worden
gescreend of ze het juiste
defect hebben.
3 Met behulp van
gestandaardiseerde testjes wordt gemeten welke
hersenaandoening de
testmuis heeft,
zoals epilepsie,
schizofrenie of
Parkinson.
46
8 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.
OK?
5 Het medicijn wordt
4 Op basis
van het
genetische
defect wordt
een medicijn
ontworpen.
toegediend aan de muis.
Daarna wordt het effect van
het medicijn geanalyseerd.
9 Pas dan is het tijd
voor een klinische test.
JA
NEE
7 Nu moet bepaald
worden waarom het
medicijn goed werkt.
6 Als het medicijn
niet het gewenste
effect heeft, wordt
het verfijnd, of gaat
de onderzoeker terug
naar de tekentafel.
47
NEUROBASIC
NEUROBASIC
Inter view
tekst: Rineke Voogt beeld: Michel Mees
Schizofrenie
behandelen
begint bij begrip
Voor mensen met schizofrenie is het dagelijks
In de volksmond wordt schizofrenie soms aangeduid
dagdromen over een gesprek, dan weet ik: dat is niet
leven niet makkelijk. Medicijnen kunnen helpen
als een “gespleten persoonlijkheid”, met talloze
echt, het is een dagdroom. Een schizofreniepatiënt
om de symptomen te onderdrukken, maar de
alter ego’s. In werkelijkheid heeft de ziekte niets
kan zo’n dagdroomgesprek juist als de realiteit
te maken met meervoudige persoonlijkheid, maar
ervaren. Dat maakt het leven erg ingewikkeld.”
bijwerkingen zijn niet mild. Steven Kushner,
met een gebroken denkproces. Schizofrenie tast
hoogleraar Neurobiologische psychiatrie aan het
de manier van denken aan. Het lopen, praten, eten
Opgeteld bij de vervelende symptomen komt
of slapen is niet anders, maar de patiënt heeft het
ook nog een vervelend stigma van de ziekte, zegt
Erasmus Medisch Centrum zoekt als onderzoeker
fundamenteel lastiger om de wereld om zich heen te
Kushner: “Als een persoon ‘tegen zichzelf praat’,
binnen NeuroBasic naar alternatieve behandelin-
begrijpen. Kushner: “Wij zien dingen om ons heen
rinkelt er bij de omgeving al snel een alarmbel: hier
en we snappen meteen wat belangrijk is, en wat we
klopt iets niet. We vinden het eng. Terwijl als iemand
gen, maar: “de ziekte is lastig te begrijpen en de
kunnen negeren; wat echt is en wat niet. Iemand
zichzelf met insuline injecteert, we meteen weten
stap van proefdieren naar de mens is groot.”
met schizofrenie kan dat niet goed. Als ik als gezond
waar het om gaat en vinden we dat misschien
persoon bijvoorbeeld in mijn eentje ben en zit te
oncomfortabel, maar normaal.”
48
49
NEUROBASIC
NEUROBASIC
Schizofrenie behandelen begint bij begrip
“Het zijn altijd de bijwerkingen
waar patiënten over klagen.”
Zo’n half tot één procent van alle volwassenen
De ruimte voor verbetering zit dus vooral in het
heeft schizofrenie. Dat percentage is in elke bevol-
verminderen van de bijwerkingen. “Je zal zelden
kingsgroep gelijk. De ziekte openbaart zich vanaf
een patiënt horen klagen: ik wou dat mijn medi-
het twintigste levensjaar en is chronisch: schizo-
cijn beter werkte. Het zijn altijd de bijwerkingen,
frenie is ongeneeslijk. Er zijn medicijnen, en vol-
die soms zo naar zijn dat iemand liever helemaal
gens Kushner maken die het verschil tussen dag
geen medicijnen neemt”, zegt Kushner.
en nacht. “Voordat er medicatie was, moest een
patiënt eigenlijk continu in een psychiatrisch
Binnen NeuroBasic zijn de onderzoekers op zoek
ziekenhuis verblijven, maar dat is gelukkig niet
gegaan naar manieren om medicijnen te verbete-
meer nodig. Toch is het voor patiënten lastig om
ren. Dat deden ze in verschillende stappen.
al hun mogelijkheden te benutten en een gelukkig,
Allereerst moet je een ziekte beter begrijpen.
productief leven te leiden. Medicatie is niet niks.”
Schizofrenie wordt, net als de overgrote meerderheid van ziektes, veroorzaakt door een combinatie
Antipsychotica – de medicijnentypen die de
van genen en wat onderzoekers “levenservaring”
meeste patiënten slikken – resulteren in een ver-
noemen: voeding, leefstijl, ongelukken, omge-
moeidheid die nooit verdwijnt en in afgestompte
ving, et cetera. Maar in welke verhouding genen
emoties. Patiënten worden niet meer heel verdrie-
en levenservaring bepalend zijn, is nog niet
tig, maar ook niet uitzinnig blij. Sommige mensen
bekend. “Daarom zijn we gestart met de
kunnen beter met die bijwerkingen omgaan dan
Gezin-studie (Gezin komt van GEnetische Zoek-
anderen, maar vergelijkbaar met een leven zonder
tocht In Neuropsychiatrische Stoornissen), een
schizofrenie is het nooit. Op de lange termijn lei-
onderzoek bij families bij wie schizofrenie voor-
den de medicijnen ook tot abnormale bewegingen,
komt”, zegt Kushner. “Bij hen is de genetische
vergelijkbaar met der ziekte van Parkinson. Dat
component sterk aanwezig, en zo konden we de
komt doordat de receptoren waar de medicijnen op
genen identificeren die bij schizofrenie horen.”
om te zien hoe de werking van hun hersencellen
aangrijpen ook belangrijk zijn voor beweging.
Zodra die genen bekend waren, maakte dat het
verschillen, en in de tweede plaats om de effecten
neuron, ben je er nog niet. Het volgende stadium
makkelijker om een ziekte te bestuderen bij proef-
van een stof te testen. De onderzoekers bestudeer-
is bestuderen of het middel de goede invloed heeft
dieren. In de zoektocht naar betere medicijnen
den de morfologie, genexpressie en elektrofysiolo-
op het gedrag en het functioneren van het
moest de werking van verschillende stoffen getest
gische eigenschappen van de hersencellen. “Het is
worden. Dat kan met proefdieren, maar gelukkig
voor schizofrenie belangrijk om op neuronniveau te
ben je als onderzoeker sinds een paar jaar niet
kijken, omdat er uiteindelijk dáár iets misgaat”, zegt
meer uitsluitend daarop aangewezen. Ook van
Kushner. “Maar we hebben daarnaast gekeken naar
induced pluripotent stem cells (IPSCs), volwassen
de andere hersenceltypen zoals oligodendrocyten
huid- of bloedcellen die herprogrammeerd zijn tot
(de cellen die verantwoordelijk zijn voor de isolatie
stamcel, kunnen hersencellen zoals neuronen
van neuronen, om ze efficiënter elektrische impul-
héle individu. En daar komt de werkwijze van
worden gekweekt. Die actieve levende hersencel-
sen te laten geleiden, red.). Het probleem kan ook
NeuroBasic weer om de hoek kijken. Voor het
len gedragen zich op dezelfde manier als hersen-
op een andere plek ontstaan.” Tot nu toe lijken de
behandelen van hersenziektes is het niet mogelijk
cellen uit het lichaam.
tests er inderdaad op te wijzen dat vooral oligoden-
om alleen op celniveau te kijken, maar is juist het
trocyten (uit IPSCs) anders zijn bij schizofreniepa-
gedrag bepalend: daaraan kun je zien of de stof
Van de deelnemers aan de Gezin-studie kon dus een
tiënten, vergeleken met hun gezonde familieleden.
de gewenste uitwerking heeft. Kushner: “Voor
klein beetje huidweefsel worden afgenomen om met
De onderzoekers wisten met IPSCs een aantal moge-
dit soort studies ontkom je er niet aan om met
IPSCs hersencellen te kweken – in de eerste plaats
lijke werkzame stoffen te identificeren. Maar als je
proefdieren te werken.”
50
Steven Kushner: “Als een persoon ‘tegen zichzelf praat’, vinden we het eng.”
weet dat een stof het gewenste effect heeft op een
“Voor dit soort studies
ontkom je er niet aan om
met proefdieren te werken.”
51
NEUROBASIC
Schizofrenie behandelen begint bij begrip
NEUROBASIC
Case study
tekst: Joost van der Gevel beeld: Ruud Toonen
“Een proefdier is geen persoon,
het is de next best option.”
In een voorloperproject van NeuroBasic slaagden
gedrag, motoriek en cognitieve functies. Om het
onderzoekers erin om muizen genetisch zó aan te
effect van een stof op de hersenfuncties van een
passen dat ze menselijke ziekten hebben. De eerste
schizofrene muis te beoordelen, kun je de muis
stap is dan: controleer of de muizen ook daadwer-
bijvoorbeeld een taak laten doen waarbij geheugen
en cognitieve flexibiliteit nodig zijn (zie ook Ingenieuze apparatuur maakt hersenonderzoek makkelijker). Als een muis moeite heeft om een routine die
hij geleerd heeft te veranderen, dan duidt dat op
een symptoom van schizofrenie: inflexibiliteit.
Lijkt die stof te werken, en gaat het gedrag van de
dieren vooruit, dan is dat nog steeds geen reden
Muizen met epilepsie
Binnen het NeuroBasic-consortium maakt de groep van Matthijs Verhage
muismodellen voor epilepsie door een eiwit uit te schakelen dat betrokken is
bij de signaaloverdracht tussen de zenuwcellen in de hersenen, de neurale
communicatie. Een zoektocht naar gerichte geneesmiddelen voor hersenziektes.
Met hulp van een muis met epilepsie.
voor een feestje. Uiteindelijk moet het medicijn
ook bij mensen werken. Die stap van muis naar
mens is groot. “Een proefdier is geen persoon, het
is de next best option: een model.” Voordat een
middel dat moet ingrijpen op de slecht functionerende neurologische circuits aan een patiënt kan
worden gegeven, moet dus goed duidelijk zijn of
de fysiologische eigenschappen waarop de stof
inwerkt hetzelfde zijn bij mens en muis. Zelfs dan
Stills uit een filmpje van een 'springende' muis met epilepsie.
is succes niet verzekerd. Een klinische studie aan
kelijk de bijbehorende symptomen vertonen.
het eind van het traject kan pas echt uitsluitsel
Voor schizofrenie is dat lastig. Kushner: “Het is
geven.
nog onbekend of muizen écht schizofreen kunnen
De baby op het filmpje ligt op zijn rug en maakt plots
de zenuwcellen op het juiste moment en in de juiste
samentrekkende, spastische bewegingen. Dan ligt
hoeveelheid afgeven. Waarna de volgende zenuwcel
worden. Bij mensen wordt de diagnose aan de
Voor schizofrenie lopen op dit moment meerdere
hij weer even stil en schokt opnieuw. Op een EEG
ze opneemt. Zo “praten” de zenuwcellen met elkaar.
hand van een gesprek gesteld, gebaseerd op
klinische studies, die zich allemaal richten op het
(hersenfilmpje) zie je dit terug. Het is even rustig,
Door foutjes in het eiwit raakt dit proces ontregeld.
iemands gedachten en ervaringen – wat bij een
verbeteren en aanvullen van antipsychotica. Over
en ineens piekt er activiteit. Het zijn epileptische
Dat wordt zichtbaar als epileptische aanvallen en
muis natuurlijk niet mogelijk is.” Toch lukt het
de resultaten is nog niets bekend, maar Kushner
aanvallen. Het kind heeft Ohtahara-syndroom,
leidt tot mentale retardatie.
onderzoekers om met behulp van genetische
heeft positieve verwachtingen: “We hebben met
een vorm van epilepsie die gepaard gaat met zware
en farmacologische manipulaties het risico voor
NeuroBasic al zoveel vooruitgang geboekt voor de
mentale retardatie. Kinderen met dit syndroom
MUNC18 is niet het enige eiwit dat betrokken is bij
schizofrenie te verhogen en de symptomen ervan
behandeling van erfelijke neurologische aandoe-
komen hiervoor vaak al tijdens hun eerste levens-
de signaaloverdracht in de hersenen. Van een aantal
te veroorzaken bij de muizen. Zo kunnen ze de
ningen – vooral voor ziektes waarvan we vanaf
maanden naar het ziekenhuis. De Japanner Ohtahara
eiwitten was al bekend dat mankementen leiden tot
neurobiologische mechanismen die bij schizo-
het begin al meer wisten. Nu hebben we ook voor
vond in 2008 de oorzaak: spontane mutaties in het
hersenziekten zoals schizofrenie, Alzheimer, ADHD
frenie veranderingen in het brein teweegbrengen
schizofrenie veel meer kennis opgebouwd, die op
eiwit MUNC18.
en epilepsie. Neurobioloog Ruud Toonen uit de groep
onderzoeken. “Het lukt goed om de neurofysiolo-
termijn veel betere medicijnen kan opleveren.”
van Matthijs Verhage richt zijn speurtocht specifiek
gische veranderingen in het brein en de cognitieve
Signaaloverdracht
op MUNC18. Hij onderzoekt hoe fouten in dat eiwit de
en sociale stoornissen van mensen met schizo-
Door die mutaties gaat er in de hersenen van deze
signaaloverdracht verstoren, en hoe dat samenhangt
frenie bij een muis na te bootsen”, zegt Kushner.
kinderen iets mis in de signaaloverdracht tussen
met Ohtahara-syndroom. “Dit eiwit is onmisbaar
de zenuwcellen. Het MUNC18-eiwit heeft daarin een
voor de signaaloverdracht in het brein”, benadrukt
Vervolgens kunnen er stoffen getest worden bij de
cruciale functie. Het zorgt ervoor dat blaasjes gevuld
hij, “er is geen menselijk of dierlijk leven mogelijk
muizen, om te zien wat de stoffen doen met hun
met signaalstoffen, die stoffen in de uiteinden van
als dit in het genoom ontbreekt.” Zonder MUNC18
52
53
NEUROBASIC
NEUROBASIC
Muizen met epilepsie
Zenuwcel met in rood de dendrieten
en in groen de synapsen, de
contactpunten.
kunnen de zenuwcellen niet met elkaar communi-
defecten die aan de ziekte van Alzheimer, schizo-
één niet-functioneel MUNC18. Die gemuteerde
ceren. En zit er een weeffout in, dan raakt de balans
frenie en andere hersenziektes ten grondslag liggen.
embryonale stamcellen plaatsen we terug in
in de signaaloverdracht verstoord.
In de VS bij Thomas Südhof – die in 2013 de Nobel-
zo’n vroeg embryo. Ze delen dan verder mee als
prijs kreeg voor zijn onderzoek naar de signaalover-
dat uitgroeit tot een muis.”
Slimme medicatie
dracht in hersenen – maakte Matthijs Verhage zo’n
Je zou dus een medicijn willen ontwikkelen dat heel
model voor het Ohtahara-syndroom. Een muis-
Zwart-wit-mozaïek
precies aangrijpt op die verstoring van de commu-
model met een mutatie in het eiwit MUNC18: een
Een deel van de stamcellen is dus gemanipuleerd,
nicatie tussen de zenuwcellen, en de “verbinding”
muis met epilepsie.
maar niet allemaal. Om ze verderop in het wordingsproces van de muis te kunnen lokaliseren, nemen
weer herstelt. Een middel dat de fout in het eiwit
kan repareren of compenseren. Toonen: “Maar daar-
Nonsens-gen
de onderzoekers de stamcellen die ze manipuleren
voor moeten wij eerst begrijpen hoe de mutatie de
Zo’n muismodel maak je met stamcellen die je uit
van witte muizen en injecteren ze de gemuteerde
hersencommunicatie precies verstoort. Waarom
een heel vroeg embryo haalt. Die stamcellen heb-
cellen in een vroeg embryo van een zwarte muis.
de patiënt ziek wordt. Zodra we dat weten, kunnen
ben zich dan nog niet vaak gedeeld en kunnen nog
Van de jongen die daaruit worden geboren, hebben
springt hij op vier poten tegelijk omhoog. De muis
we heel gericht medicijnen ontwikkelen die de
uitgroeien tot het hele dier. “Met DNA-technologie
de meeste een zwarte vacht, maar er zijn er ook die
in de kooi ernaast ligt te slapen en lijkt plots vreemd
functie van dat eiwit veranderen of verbeteren.
wordt het MUNC18-gen kapotgemaakt of vervan-
voor een deel uit zwarte en voor een deel uit witte
te rillen. En even later weer. Het zijn ongecontro-
Medicatie die ‘slimmer’ is dan de bestaande medi-
gen door een nonsens-gen”, vertelt Toonen. Met
cellen bestaan: zij worden een mozaïekmuis. “Van
leerde bewegingen. De muizen hebben op epilepsie
catie, of beter werkt.”
die techniek maak je een klein stukje van een gen
deze muis zullen sommige van de ei- en zaadcellen
lijkende aanvallen. “Wat we zien aan ‘gedrag’ is
na en je plakt er een ander stukje tussen dat de
ook de mutatie hebben en sommige niet”, legt
dus dat springen en trillen. Maar het is lastig om
Voor de ontwikkeling van zo’n geneesmiddel is een
plaats inneemt van het oorspronkelijk stukje DNA.
Toonen uit. “Als je deze muis gaat kruisen en uit een
met zekerheid te zeggen dat dat epilepsie is. Want
model nodig waarin je het defect kan bestuderen,
Als de cellen delen wordt dat nonsensgedeelte
van de zaadcellen met de mutatie wordt een jong
epilepsie wordt eigenlijk gedefinieerd met EEG’s,
en om in een latere fase zo’n medicijn op te testen.
mee gekopieerd. “Dat doen we op één chromo-
geboren, dan is dat volledig wit. Dat krijgt de witte
hersenfilmpjes, bij mensen.” Een gespecialiseerd
Voor die speurtocht naar adequate medicijnen ont-
soom, één van de twee delen van het gen – je
vacht mee van zijn vader. Dat jong heeft de mutatie
laboratorium in Duitsland gaat binnenkort EEG’s
wikkelde NeuroBasic een methode om proefdieren
hebt er van allebei je ouders een. Je krijgt dan
in alle cellen op één chromosoom, afkomstig van de
maken bij de muizen. Dan wordt zichtbaar of ze
exact dezelfde genetische defecten te geven als de
embryonale stamcellen met één functioneel en
vader. Het van de moeder afkomstige chromosoom
“echte” epileptische aanvallen hebben.
is normaal. De vachtkleur moet van de embryonale
–/–
+/+
+/+
–/–
54
+/–
Mutante MUNC18 muizen een dag
voor ze geboren zouden worden.
Een hersendood jong met twee
gemuteerde MUNC18 genen (-/-),
een normaal jong met twee gezonde
MUNC18 genen (+/+) en een muis
met epilepsie, met een gezond en
een gemuteerd MUNC18 (+/-).
De middelste en de rechter lijken
sterk op elkaar, maar de linker ziet er
een beetje anders uit: die kan niet
bewegen en is hersendood. Als je
een elektrode in het brein brengt, zie
je dat er zonder het eiwit helemaal
geen signaaloverdracht is. Dat is het
bewijs dat als je het eiwit MUNC18
weghaalt, de zenuwcellen geen
signalen meer kunnen overdragen.
stamcel met de mutatie komen en die gebruik je
Medicijn
dan als verklikker.” Dit is het muismodel voor
De volgende stap in het onderzoek is de zoektocht
Ohtahara-syndroom.
naar stoffen die de verstoorde signaaloverdracht
kunnen herstellen. Een molecuul dat de mutatie in
Vertaalslag
MUNC18 compenseert, is in potentie een medicijn.
De muizen leven in kooien met bovenop een camera
Andere onderzoeksgroepen binnen NeuroBasic en
waarmee de onderzoekers het gedrag van de muis
de farmaceutische industrie ontwerpen dit soort
kunnen analyseren. Ze kunnen op afstand de onder-
stoffen. Toonen: “Dat begint met een bibliotheek
zoekssetting veranderen en de muizen taakjes laten
van wel honderdduizend moleculen. Die verzame-
uitvoeren zonder ze te storen. “We hebben een test-
ling wordt teruggebracht tot zo’n vijftig kandidaten
batterij waarin we heel veel muizen tegelijkertijd
die we dan op zenuwcellen in een schaaltje testen
kunnen observeren. We proberen zo de vertaalslag
om te zien hoe goed ze de neurale signaaloverdracht
te maken van de mutaties in het genoom naar het
beïnvloeden. Als daar uitkomt dat ze die verbeteren,
gedrag”, legt Toonen uit en hij laat een filmpje zien
dan zou je de vijf meest veelbelovende kunnen tes-
van muizen met een mutatie in MUNC18, het proef-
ten in zo’n muismodel. Maar, dat doe je pas op het
diermodel voor het Ohtahara-syndroom. Links in
allerlaatst. Dat is eigenlijk net voordat ze op mensen
beeld loopt een muis rustig in zijn kooi en ineens
worden getest.”
55
NEUROBASIC
Beeldreportage
NEUROBASIC
tekst: Rineke Voogt beeld: Noldus
Ingenieuze
apparatuur
maakt hersenonderzoek
makkelijker
Het onderzoek van het NeuroBasic consortium
heeft meerdere spin-offs opgeleverd. Verschillende bedrijven specialiseren zich in het
ontwikkelen van hardware en software om
beter hersenonderzoek uit te kunnen voeren –
bij proefdieren, en zelfs ook bij mensen.
37 sporten
Een looptestje om breinfuncties te testen: dat
is het idee van de Erasmusladder. De muizencatwalk is ontwikkeld door Neurasmus, het neurowetenschappelijk bedrijf van de Erasmus Universiteit. Omdat de genen van muizen aangepast
kunnen worden om hersenziektes na te bootsen,
zijn tests nodig die de effecten van die aandoeningen en van medicijnen te kunnen meten. Dat kan
met dit apparaat: een horizontale ladder met 37
sporten aan elke kant, tussen twee kooitjes. Elke
trede kan op commando veranderen van hoogte.
Muizen worden getraind om met constante snelheid van de ene kooi naar de andere te lopen, en
het apparaat meet met druksensoren de snelheid,
misstappen en sprongetjes. “Op die manier kun
je niet alleen goed het loopgedrag van een muis
bestuderen, maar ook hoe een muis een nieuw
looppatroon aanleert”, zegt Chris de Zeeuw,
hoogleraar Neurowetenschappen aan het Erasmus
Universitair Medisch Centrum Rotterdam. Verandert de positie van de traptreden waardoor er een
obstakel verschijnt, dan moet de muis zijn pootjes
anders plaatsen om dat obstakel te omzeilen.
56
57
NEUROBASIC
NEUROBASIC
Ingenieuze apparatuur maakt hersenonderzoek makkelijker
beeld: Sylics
350 keer proberen
Deze muis kan kiezen uit drie poortjes om doorheen te klimmen. Kiest hij de goede, bij de groene
pijl, dan krijgt hij een snoepje. Kiest hij de verkeerde, dan gebeurt er niets. Simpel genoeg, zo lijkt
het. Maar hij krijgt het lekkere hapje pas na elke
vijfde keer door het juiste poortje kruipen. Het
duurt bij een gewone muis een uur of twee voor
hij leert welk gat hij moet kiezen. En dat maakt dit
een geschikte taak om bijvoorbeeld Alzheimer
mee te bestuderen, vertelt Maarten Loos van bioinformaticabedrijf Sylics, dat deze CognitionWall
ontwikkelde. “Muizen die net als Alzheimerpatiënten breinschade ontwikkelen, functioneren
cognitief minder goed en doen significant langer
over deze taak. Ze moeten tot wel 350 keer proberen voor ze het doorhebben. Geef je zo’n muis een
stof die de ziekte van Alzheimer tegen moet gaan,
dan kun je dus kijken of die effectief genoeg is om
het leren en geheugen te bespoedigen.” Ook om
schizofrenie te testen kan de test een handig hulpmiddel zijn: verander je na een poosje de juiste
ingang, dan moet de muis cognitief flexibel genoeg
zijn om dat in de gaten te hebben. Schizofrene
dieren vinden dat erg moeilijk. Binnen NeuroNasic
is deze techniek al voor verschillende stoffen
gebruikt. Een voordeel van deze techniek is dat
de muizen niet opgetild hoeven te worden, zoals
bij veel andere testen. Loos: “Muizen houden
daar niet van. Hierbij zitten ze lekker in hun eigen
kooitje terwijl ze een taak uitvoeren.”
58
59
NEUROBASIC
NEUROBASIC
Ingenieuze apparatuur maakt hersenonderzoek makkelijker
beeld: Sylics
Zeeën van tijd
Aan dit rijtje muizenkooien is niets bijzonders te
zien. Toch zijn het ingenieuze apparaten: muis aan
muis kan in de gaten worden gehouden, zonder dat
daar een onderzoeker aan te pas hoeft te komen.
In het deksel zit een camera, die minutieus iedere
beweging van de dieren volgt en doorstuurt naar
een computer. Die analyseert de videobeelden en
dat levert de onderzoeker een overzicht op van
de urenlange omzwervingen van zijn proefdieren.
In verschillende kleuren kan hij zien waar de muis
lang heeft stilgestaan, welke hoek van zijn kooi hij
het fijnst vindt of welke route hij prefereert. Voor
veel proefdieronderzoek is het handig om dat soort
bewegingen te bestuderen, bijvoorbeeld als je de
dieren een taak als de CognitionWall of angsttest
laat doen. Je wilt immers weten hoe snel een muis
iets leert. Maar het kost zeeën van tijd om dat met
de hand te doen. Vandaar de door informatietechnologiebedrijf Noldus ontwikkelde PhenoTyper, een
kooi met bijbehorende software. Tientallen muizen
kunnen in hun eigen kooitje naast elkaar hun gang
gaan, en worden allemaal door een automatisch
oog gadegeslagen. “Dat de PhenoTyper volautomatisch werkt en voor allerlei testen is te configureren maakt hem zo gewild onder wetenschappers”,
zegt algemeen directeur Lucas Noldus. “Het is
ook een commercieel succes: er zijn al meer
dan duizend geïnstrumenteerde kooien met
video-trackingsoftware verkocht.”
Schuilplaats
D
Voedingsplaats
Korte pauze
Lange pauze
2.9588 cm
Kleine beweging
Grote beweging
Drinkplaats
60
61
NEUROBASIC
Discussie
NEUROBASIC
tekst: René Rector en Rineke Voogt
beeld: René den Engelsman
‘Het is geen
automatisme;
soms
word je
teleurgesteld’
Waarom is gekozen voor een muis als proefdier?
De Zeeuw: “Er is geen beter model. Welk dier je ook
De Zeeuw: “We hebben voor 97 procent dezelfde
kiest, de stap waarbij je van proefdier naar mens gaat
genen als een muis. Dat betekent dat heel veel gene-
blijft cruciaal. En juist omdat we wel veel lijken op
tische defecten, die ervoor zorgen dat een bepaald
andere zoogdieren, maar er wel degelijk verschillen
eiwit niet of verkeerd wordt aangemaakt, bij een
zijn, wordt iets wat veelbelovend leek toch geen
muis identieke problemen veroorzaakt. Bovendien
succes of slechts een gedeeltelijk succes.”
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.”
Het argument dat proefdieren soms helemaal
niet zo’n goed model blijken, wordt door lobbyisten
ook aangevoerd om dan maar helemaal van proefdieren af te stappen. Wat vindt u?
Toch zijn er ook cases bekend van medicijnen
die op de muis goed werkte, maar in de klinische
trials teleurstelden.
De Zeeuw: “Ik heb wel sympathie voor de moraal die
De Zeeuw: “Dat komt voor. We hebben het binnen
een reële kans is op nieuwe kennis. Toen ik als jonge
NeuroBasic ook gezien. In de praktijk blijkt dan dat
onderzoeker mijn eerste rat moest doodmaken, heb
een proces genetisch dezelfde oorsprong heeft bij
ik overwogen een carrièreswitch te maken. Maar
muis en mens, maar dat de mate waarin de genen
de realiteit is nu eenmaal dat we geen alternatief
tot expressie komen bij een mens toch anders is.
hebben. Er zijn geen proefdieren in het rijkdom
Daarom is het ook zo belangrijk dat je goed blijft
der zoogdieren die geschikter zijn voor genetische
opletten zodra je de vertaalslag naar de mens gaat
manipulatie dan een muis, en helemaal zonder
maken: het is geen automatisme dat het daar net
proefdieren kan je eigenlijk alleen in sommige
zo werkt. Soms word je gedeeltelijk teleurgesteld.
gevallen, door op gekweekt weefsel te testen, en
Het blijft echter ook interessant om te kijken wat
dan nog moet dat weefsel ergens vandaan komen.
er nu juist wel en wat juist niet vergelijkbaar is.”
Waar dat kan, gebeurt dat ook. Maar je kunt aan
Kushner: “Een proefdier is geen persoon: de muis
weefsel niet zien of het depressief is, of epileptisch.
Het principe achter NeuroBasic is om geneesmiddelen op een zinnige manier
is expliciet een model, niet de daadwerkelijke
Je kunt dat alleen maar aan het gedrag van een
te testen op proefdieren, waarbij de ziekte die ze moeten genezen vooral tot
patiënt. Dat maakt het moeilijk. We moeten
levend organisme zien.”
goed uitzoeken welke delen van de fysiologie
Kushner: “Het komt er uiteindelijk op neer dat geen
uiting komt in hun gedrag. Een muis blijft echter een proefdier van dertig gram
vergelijkbaar of juist compleet anders zijn.”
enkele patiënt medicijnen zou willen testen die hem
en lange snorharen. Is een muis wel zo geschikt om menselijke aandoeningen
Je zou ook kunnen kiezen voor een ander proefdier.
beschouwing laat, neem je dus een enorm risico.
aan te meten? Aan het woord Chris de Zeeuw, programmadirecteur NeuroBasic
Kushner: “Het kan soms voordelig zijn om te kiezen
Niet alles kun je testen op computermodellen of
voor bijvoorbeeld de zebravis of een fruitvlieg. Maar
gekweekte cellen. Maar het is echt niet zo dat
en Steven Kushner, Transworkpackageleader Schizofrenie.
voor ons type hersenonderzoek blijft het essentieel
wetenschappers dolgraag met proefdieren werken.
dat het modelbrein lijkt op dat van een mens. Het
Hopelijk hebben we ze op een dag niet meer nodig.
brein moet zo ontwikkeld mogelijk zijn, maar het
Als er een net zo goed alternatief was, al kwam het
dier moet zo min mogelijk lijden. Een potentieel
zelfs maar in de buurt van net zo goed: ik zou het
diermodel als een primaat komt dan te dichtbij:
morgen overnemen, en velen met mij.”
voorschrijft dat elk proefdier er één te veel is. Ik vind
dat je proefdieren alleen maar mag opofferen als er
kunnen schaden. Als je proefdieren volledig buiten
hun emoties lijken te veel op die van ons.”
62
63
Virusinfecties:
beter begrepen,
beter bestreden
VIRGO
Virgo heeft als doel virale infecties te voorkomen door het ontwerpen
van nieuwe of verbeterde vaccins, en om behandeling te verbeteren
met nieuwe diagnostische methoden en interventies.
VIRGO
Introductie
VIRGO
tekst: Rineke Voogt beeld: Parkers
Volg de
immuunrespons
in stapjes
en verdere biochemische tussen- en eindproducten
veranderen onder de invloed van een virusinfectie.
Het Virgo-onderzoek richtte zich op al die niveaus.
Dat heeft geleid tot verscheidene biomarkers, indicatoren die helpen bij de diagnose, behandeling en
prognose van een infectie. Als je aan de hand van
zo’n biomarker bijvoorbeeld kunt zien dat iemand
extra gevoelig is voor een bepaalde virusinfectie,
dan kun je voorspellen dat de infectie ernstig zal
zijn en kun je de patiënt gerichter behandelen.
De technologie helpt ook om meer nieuwe virussen
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
te ontdekken, zoals gebeurd bij het MERS-virus.
De strategie is dan om zoveel mogelijk gegevens
Deze “haarbal” is een voorstelling van het netwerk van
genen waarvan bekend is dat het betrokken is bij het
immuunsysteem. Een lijn staat daarbij voor “een relatie”,
terwijl een stip een gen representeert.
te verzamelen van een onbekende infectie zodat je
kunt zien waar het op lijkt en hoe je het moet behandelen. Tot slot kan deze aanpak nieuwe of verbeterde
vaccins opleveren, omdat de respons van een gastheer
van virussen: weet je hoe ze precies werken in het lichaam, dan kun je infecties
op een vaccin beter gemeten kan worden.
beter behandelen of zelfs voorkomen.
“Natuurlijk: alle virusinfecties voorkomen kan
nooit”, zegt Andeweg. Er verschijnen telkens nieuwe
“Virussen zijn slim”, stelt Virgo-coördinator Ab
overleven. Osterhaus: “De intensieve veeteelt en
longen aanricht.” Meer kennis over de gastheer-
virussen in de populatie. Sommige virussen die
Osterhaus. Hoewel ze zichzelf niet kunnen voort-
de global village maken dat virussen zich sneller
respons en de regulatie daarvan is dus nodig om op
bijna waren uitgeroeid, zoals mazelen en polio,
planten, zijn hun genenpakketjes genoeg om zich
dan ooit verspreiden.”
een rationele manier goede vaccins te ontwikkelen.
blijken toch weer de kop op te steken, bijvoorbeeld
daar verder te verspreiden. Doordat ze snel muteren,
Te sterke reactie
Wegpesten
“Het wegpesten is nog niet voorbij. Het blijft een
kunnen virussen gemakkelijk van niches profiteren.
Om het probleem van virusverspreiding aan te
Die kennis verzamelt Virgo met nieuwe technieken.
kat-en-muisspel.”
Dat maakt virusbestrijding moeilijk.
pakken, richt Virgo zich op verschillende antivirale
Door minutieus alle stapjes te bestuderen van de
door een lage vaccinatie-graad in crisisgebieden.
door een gastheer te laten vermeerderen en vanuit
strategieën. “Het mooiste is natuurlijk het maken
virus-gastheer-interactie, kom je erachter op welke
De veranderende wereld heeft het voor virussen juist
van een vaccin, dat preventief werkt”, zegt co-
plekken je het virus kunt aanpakken. Wanneer een
gemakkelijker gemaakt. Osterhaus: “Toen ik afstu-
coördinator Arno Andeweg. In het verleden is er
virus een gastheer binnenkomt, gaat het immuun-
Virgo richt zich op vier groepen virusinfecties, die
deerde, was het pokkenvirus net uitgeroeid. ‘Zo zul-
veel succes geboekt met vaccins van opgekweekte
systeem in de weer – een kwart van onze ruim twin-
samen de meest voorkomende virussen omvatten.
len we alle virussen binnenkort wel onder controle
verzwakte of dode virussen, die eenmaal bij de
tigduizend genen hebben een rol in de afweer.
De eerste groep is de acute respiratoire virale
krijgen’, was toen de gedachte. Maar dat viel enorm
mens toegediend een immuunrespons in gang
T-helpercellen zetten bijvoorbeeld andere immuun-
infecties, luchtweginfecties waaronder influenza,
tegen. Je ziet juist een toenemende berg infecties, die
zetten die het individu beschermt tegen het echte
cellen aan het werk: B-cellen worden aangespoord
SARS, MERS en RSV. Diarree-veroorzakende virussen
bijna allemaal bij de dierenwereld vandaan komen.”
virus. “Veel van die vaccins zijn ontdekt door
tot het maken van afweerstoffen, en cytotoxische
(acute enterale virale infecties), zoals het Norovirus,
Virussen springen dan over van een dierlijke gastheer
trial and error, maar dat werkt helaas niet voor alle
T-cellen tot het doden van de virus-geïnfecteerde
vormen de tweede groep. Onder de derde groep
op mensen, soms met grote gevolgen. In een kleine
virussenVoor RSV, een virus dat luchtweginfecties
cellen. Op DNA-niveau gebeurt er van alles in deze
vallen chronische leverinfecties hepatitis B en C,
geïsoleerde mensenpopulatie kan een virus zich
veroorzaakt virus bij jonge kinderen, zorgde zo’n
cellen; genen worden aan- en uitgeschakeld om een
en de vierde groep is HIV.
veel minder goed op de been houden, omdat er
vaccin echter juist voor een te sterke respons,
infectie op te ruimen, die genen worden overgeschre-
simpelweg te weinig gastheren zijn om te kunnen
waardoor het lichaam zelf extra schade aan de
ven in boodschapper-RNA. Ook de eiwitsynthese
66
67
VIRGO
Infographic
VIRGO
tekst: René Rector beeld: Robin van der Lee
Model immuunsysteem beter
door slim combineren data
Of je ziek wordt van een virus, hangt mede af van hoe goed je immuunsysteem het
Genfuncties ontdekken door datacombinaties
Datasets combineren en analyseren levert nieuwe kennis op.
Maar waar haal je ze vandaan?
kan bestrijden. Maar van dat bestrijdingsmechanisme weten we op genetisch
niveau nog lang niet alles. Bioinformatici van het Virgo onderzoeksconsortium beten
Eiwitinteracties
zich vast in het uitzoeken welke genen hierbij een rol spelen.
Bestudeer databases van gemeten
interacties tussen menselijke eiwitten en viruseiwitten.
Grote kans dat die menselijke eiwitten (en dus de bijbehorende
genen) betrokken zijn bij het immuunsysteem.
Zowel virussen als hun gastheren
Radboud universitair medisch
Na vele statistische breinbrekers
hebben er baat bij als ze de ander
centrum in Nijmegen.
hielden Van der Lee en Huynen
kunnen herkennen. Virussen
een verzameling van een paar
omdat ze zichzelf anders niet
Huynen en onderzoeker Robin
honderd genen over. Daarna
kunnen reproduceren, gastheren
van der Lee legden talloze data-
kwam een volgende moeilijke
omdat ze de indringers anders
sets uit moleculair en biomedisch
stap: controleren of die nieuw
niet kunnen bestrijden. Herken-
onderzoek naast elkaar om
gevonden genen daadwerkelijk
nen gebeurt met behulp van
de belangrijke genen in ons
een rol spelen in het immuunsys-
eiwitten, waarvan het bouwplan
immuunsysteem te identificeren.
teem. “Dat was verschrikkelijk
in het genetisch materiaal van
Die datasets komen uit andere
veel werk”, vertelt Van der Lee.
virus en gastheer ligt opgeslagen.
onderzoeken en bestaan uit ver-
Daarvoor zijn onder andere
schillende soorten data (zie
experimenten uitgevoerd door
Turven
figuur rechts). Elk van die onder-
virologen aan de Universiteit
Virologen proberen goed in de
zoeken afzonderlijk heeft nieuwe
Utrecht. Uiteindelijk kwamen
vingers te krijgen wat er in de
inzichten over het immuunsys-
de bioinformatici op een model
interactie tussen virus en gastheer
teem opgeleverd, maar het slim
dat volgens hun berekeningen
gebeurt, met als doel virussen te
combineren van al de data kan
een veel betere beschrijving was
kunnen bestrijden. Maar uitzoe-
ons nog veel meer vertellen.
van het immuunsysteem, dan
ken hoe het genetisch zit, is lastig.
Huynen: “Als je de genen gaat
wat tot nu toe beschikbaar was.
“Bestudeer je het mazelenvirus,
turven die in al je datasets naar
dan weet je vooral hoe het zit bij
voren komen als ‘betrokken
Interventiestrategieën
mazelen. Een deel van de genacti-
bij het immuunsysteem’, dan
Het verfijnde model biedt
viteit in het immuunsysteem die
houd je er geen één over die
aanknopingspunten om in de
je dan meet, is specifiek voor dat
overal in voorkomt. In plaats
toekomst nieuwe interventie-
virus. We willen weten wat er
daarvan moet je op basis van
strategieën tegen infectieziekten
generiek gebeurt – daar heb je in
virologische en immunologische
te bedenken. Maar het is nu vooral
de bestrijding van veel meer
kennis gaan uitrekenen in
fundamenteel wetenschappelijk:
virussen iets aan”, zegt Martijn
welke mate, en met welke
we weten nu van veel meer genen
Huynen, hoogleraar aan het Cen-
waarschijnlijkheid, een gen
dat zij een rol spelen bij het orga-
trum voor Moleculaire en Biomo-
betrokken is. Je moet ‘gewogen’
niseren van de afweer tegen heel
leculaire Informatica van het
gaan turven.”
veel ziekteverwekkers.
68
Genexpressie
Vergelijk bij verschillende infecties
de genexpressie bij besmette mensen
en bij virus-vrije mensen. Daar waar verschillen in activiteit
wordt waargenomen, bevinden zich genen die betrokken
zijn bij het immuunsysteem.
Genoomevolutie
Omdat virus-gastheerinteractie voor zowel het
virus als de gastheer een kwestie is van “de ander
een stap voorblijven”, evolueren genen die een rol
spelen bij het immuunsysteem sneller dan andere.
Vergelijk genetisch materiaal van mensen met dat
van mensapen en andere organismen, en speur naar
de grootste verschillen.
Genetische data
Genoomregulatie
Sommige eiwitten zetten
cellen aan tot het aflezen van DNA. Van een flink aantal
van zulke “transcriptiefactoren” is bekend dat ze een rol
spelen in het immuunsysteem. Kijk vervolgens op welk
stuk DNA ze ‘passen’, en dan weet je ook welk gen ze
aanzetten.
Genen die een
rol spelen in het
immuunsysteem
Vergelijk genetisch
materiaal binnen de menselijke populatie. Immuunsysteem-gerelateerde genen vertonen meer variatie
dan andere genen, omdat de blootstelling aan
virussen in verschillende werelddelen varieert.
Nieuwe kennis over
de immuunrespons
tegen virussen
Nieuw
geïdentificeerde
genen
69
Case study
VIRGO
VIRGO
tekst: Joost van der Gevel beeld: Parkers
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
1
▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲
2
▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲
3
▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲
4
▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲
5
▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲
6
▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲
7
▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲
■
■
8
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
9
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
10
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
11
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
Viruskillers ook
economisch succesvol
Het Virgo-consortium levert een caleidoscoop aan nieuwe inzichten, diagnostische tools, vaccins en spin-off bedrijven. “Het heeft de investeringen vanuit
het Fonds Economische Structuurversterking ruim terugverdiend”, zegt
12
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
13
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
14
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
15
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
16
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
Het Virgo-project heeft de virologie een boost
flink aantal in toptijdschriften als Science en Nature.
17
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
gegeven aan nieuwe kennis en nieuwe technieken.
Er zijn verschillende onderzoekers op dit onderzoek
18
◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆
Nieuwe technologieën zijn ingezet voor preventie
gepromoveerd en over de hele wereld uitgevlogen
19
◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆
van pandemische virusinfecties, en virale mysteries
om hun kennis in te zetten voor nieuwe virologische
20
◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●
– zoals het Trojaanse paard dat het mazelenvirus
vraagstukken. Het Rotterdamse Viroscience Lab is
uitgegroeid tot een Centre of Excellence.
hoogleraar Virologie Ab Osterhaus.
21
● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●
achterlaat – zijn ontrafeld. Er is nu veel meer bekend
22
● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●
over hoe virussen het lichaam binnendringen, welke
23
● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●
receptoren ze benutten als sleutel om een cel binnen
Eigen broek
24
● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●
te komen, en hoe ze gastheercellen herprogramme-
Doel van de FES-gelden was niet alleen wetenschap-
25
● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●
ren om zich te laten vermenigvuldigen. Er zijn tien-
pelijk succes, maar ook kruisbestuiving met het
26
● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●
tallen nieuwe virussen ontdekt. Hoogleraar Virologie
bedrijfsleven. “Wij hebben berekend dat we met
27
● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●
en Virgo-coördinator Ab Osterhaus: “We kunnen nu
die subsidie het negenvoudige hebben gegenereerd
28
● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚
in bijvoorbeeld vocht uit de longen van ernstig zieke
aan subsidies uit het buitenland en gelden van de
29
✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚
patiënten met deep sequencing het erfelijk materiaal
industrie. Dat is dus nieuw geld voor de Nederlandse
30
✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚
vastleggen van alles wat erin zit. En vervolgens met
economie”, vertelt Eric Claassen, aanvankelijk als
31
✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚
gebruik van nieuwe bioinformaticatools vaststellen
hoogleraar Immunologie betrokken bij het project
32
✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚ ✚
welk virus de ziekte veroorzaakt. Door de nieuwe
en inmiddels hoogleraar Ondernemerschap in de
technieken kunnen we een virus als het MERS-
levenswetenschappen aan de VU. “Die FES-gelden
coronavirus nu snel herkennen als ‘nieuw’, en
zijn als het ware een startmotor geweest. Ze hebben
daarmee ook sneller diagnostiek, geneesmiddelen
echter alleen zin als het leidt tot iets duurzaams. Wij
en een vaccin ontwikkelen.”
hebben er daarom op ingezet een onderzoeksgroep
▲ Publicaties met een impactfactor groter dan 10
◆ Nieuwe projecten met industriële partners
▲ Publicaties met een impactfactor groter dan 5
◆
Niet-wetenschappelijke publicaties
▲ Publicaties met een impactfactor kleiner dan 5
●
Niet-wetenschappelijke presentaties
▲ Proefschriften tot en met 2015
●
Bijdragen aan het publieke debat/discussies
Toppublicaties
begonnen met zes man. Met de tien miljoen subsidie
neer te zetten die zijn eigen broek kan ophouden. We
■
In de jaren daarna volgen er nog ongeveer 20
●
Onderwijsactiviteiten en -bijdragen
Vermeerdering van kennis is enigszins te kwantifi-
uit de FES-gelden hebben we uiteindelijk voor meer
■
Voordrachten op congressen en symposia
●
Nieuwe virussen ontdekt
ceren in publicaties en promoties, en in aantallen
dan tien jaar honderd banen gegenereerd in het toe-
■
Posterpresentaties
✚
Nieuwe klinische toepassingen (zoals protocollen)
nieuw ontdekte virussen, ontwikkelde vaccins,
gepast biomedisch onderzoek, duizend manjaren
■
Patentaanvragen en 2 toegekende patenten
✚ Nieuwe publieksproducten (zoals informatieve websites)
patenten en spin-offs (zie illustratie). Zo zijn er uit
werk. Hiervoor ontvingen we de Valorisation Award
✚ Adviesraden en -commissies waarin consortiumleden
het project tientallen publicaties in wetenschappe-
van een miljoen van het Netherlands Genomics
lijke tijdschriften voortgekomen, waaronder een
Initiative (NGI).”
◆ Nieuwe spin-offs in 2013
◆ Nieuwe projecten met publieke partners
70
zitting hebben
71
Procesverslag
VIRGO
VIRGO
tekst: Joost van der Gevel
Snotterende dromedarissen verspreiden dodelijk virus
kelt de Universiteit van Bonn
in Duitsland, samen met het
Rotterdamse Viroscience lab,
een specifieke test om het virus
aan te tonen. Er zijn dan pas twee
patiënten. Door hun ervaringen
FOTO: STALIN RAJ
met SARS en Influenza vermoeden de virologen dat het virus
Najaar 2012
September 2012
recent is “overgesprongen” van
Bart Haagmans en Stalin Ray
Op zaterdag 22 september krijgt
een dier. Maar welk? Ze gaan het
identificeren het menselijke en
Ab Osterhaus, een gerenommeerd
uitzoeken.
dierlijke eiwit DPP4 als receptor.
viroloog van het Erasmus Medisch
Zomer 2012
FOTO: ELMOUBASHER ABU BAKER ABD FARAG
Een sterfgeval in Saoedi-Arabië door een onbekend
virus. Dat is het begin van een testcase voor de door
Virgo ontwikkelde toolbox van genomics, proteomics
en bioinformatics voor ontdekking van virussen, ontwikkeling van vaccins en voorkomen van verspreiding.
Het zit op de buitenkant van cel-
In een Saoedisch ziekenhuis sterft
dat het om een onbekend corona-
Centrum, een telefoontje uit
Op coronavirussen – “corona” is
len in de longen, in de nieren,
een zestigjarige patiënt van de
virus gaat, familie van SARS en
Engeland. In een ziekenhuis in
Latijn voor kroon of krans – zit
darmen en cellen van het
Egyptische arts en viroloog Ali
verschillende verkoudheids-
Londen is een man opgenomen
een krans van uitsteeksels, eiwit-
immuunsysteem. Dit cellulaire
Januari 2013
Mohamed Zaki. De patiënt heeft
virussen. Het virus zal later de
die met een privé-vliegtuig uit
ten die kunnen binden aan recep-
eiwit is de sleutel waarmee het
Nog een patiënt in Londen. Een
een longontsteking en nierfalen.
naam Middle East Respiratory
Qatar is gekomen. Hij is direct
toren op menselijke en dierlijke
virus de cel binnendringt. Klei-
zestigjarige Pakistaanse man
Het lukt Zaki het virus te kweken
Syndrome coronavirus (MERS)
in isolatie aan de kunstmatige
cellen. Als zo’n viraal eiwit bindt
nere diersoorten zoals muizen,
wordt opgenomen na een pel-
en hij vermoedt dat de man een
krijgen. Dr. Zaki meldt het, in
beademing gelegd. De man heeft
aan een receptor, kan het virus de
hamsters en fretten, blijken niet
grimstocht naar Mekka en Medina
infectie heeft met een paramyxo-
lijn met de internationale regel-
een longontsteking en nierfalen,
cel binnendringen en versmelt het
te infecteren te zijn door het
in Saoedi-Arabië. De zoon en een
virus, een familie waartoe ook
geving van de Wereldgezond-
en is er slecht aan toe. De Britse
met de cel, het virusgenoom komt
MERS-coronavirus. Alle dieren
nicht van de man komen over uit
het mazelen- en het bofvirus
heidsorganisatie (WHO), bij het
artsen achten de kans groot
vrij en de cel begint nieuwe exem-
hebben zo’n receptor, maar door
Pakistan. Beiden worden ziek.
behoren. De groep van Ron
ministerie van Volksgezondheid
dat hij zal overlijden. Ze vragen
plaren van het virus te maken.
variatie in de aminozuurvolgorde
De zoon, die als leukemiepatiënt
Fouchier van Erasmus MC heeft
in Saoedi-Arabië. En hij zet
om sequentiegegevens van het
Mensen en dieren die geïnfecteerd
zijn er verschillen die binding
extra risico loopt, overlijdt binnen
hiervoor net een nieuwe diagnos-
het nieuwe virus ook alvast
nieuwe virus en probes – stukjes
zijn geweest met het virus hebben
voor het virus moeilijker of
tien dagen. De nicht herstelt.
tische methode gepubliceerd.
op ProMED-mail, de web- en
complementair RNA – om het
antistoffen tegen onder meer dat
onmogelijk maken.
De vader overlijdt na acht weken
Zaki neemt contact op met
mailservice voor uitbraken van
virus te diagnosticeren.
specifieke virale oppervlakte-ei-
intensive care. MERS blijkt dus
Rotterdam en stuurt materiaal
infectieziekten. Dat is op donder-
wit aangemaakt. Als je weet hoe
ook overdraagbaar tussen men-
van zijn patiënt op.
dag 20 september.
Ook deze man heeft MERS. De
dat eiwit eruitziet, kun je een test
sen. Het virus zal in de jaren
man zal nog bijna een jaar op de
ontwikkelen om die antistoffen
daarna vaker opduiken, vooral
Het is geen paramyxovirus,
intensive care liggen voor hij
aan te tonen en je kan die infor-
in ziekenhuizen in Saoedi-Arabië
stellen ze vast in Rotterdam.
overlijdt. Binnen een week na het
matie ook gebruiken om de
en de Golfstaten, waarbij ook veel
Uit de RNA-sequenties blijkt
telefoontje uit Londen, ontwik-
receptor op te sporen.
personeel overlijdt.
72
73
VIRGO
VIRGO
Snotterende dromedaris verspreidt dodelijk virus
Er is een MERS-uitbraak in Qatar.
De WHO vraagt Koopmans onderzoek te doen. Op een kleine boerderij zijn twee mensen ziek en
een aantal dromedarissen heeft
FOTO: MARION KOOPMANS
een soort verkoudheid. Mensen
FOTO: DO WIDAGDO
Zomer 2015
FOTO: CHANTAL REUSKEN
April 2014
FOTO: ELMOUBASHER ABU BAKER ABD FARAG
FOTO: MARION KOOPMANS
“Er is nog een heel ander
probleem: kamelenpokken.”
In Zuid-Korea is een grote uitbraak in verschillende ziekenhuizen, waarbij 186 mensen ziek
worden van wie er 36 overlijden.
Intussen zijn onderhandelingen
gaande over verdere ontwikkeling
December 2014
van het vaccin, en vaccinatie van
Het werkt. De gevaccineerde
dromedarissen en eventueel van
Mei 2014
dromedarissen worden niet ziek.
ziekenhuispersoneel. Osterhaus:
zelfde virus. De vraag is: wie
In het slachthuis blijkt de helft
En de niet-gevaccineerde drome-
“Het idee is: control at the source.
geeft het aan wie? Koopmans
van de dromedarissen positief
November 2014
darissen wel. Maar dat is nog geen
Als je de bron wegneemt stopt het
focust zich op de verspreiding. Ze
voor MERS. Koopmans wil ver-
Ab Osterhaus en Bart Haagmans
garantie voor succes. De niet-
vanzelf. Dus door de dromedaris-
onderzoekt in Qatar verschillende
spreiding terugdringen door
testen vaccins op dromedarissen
gevaccineerde dromedarissen
sen in te enten, bescherm je
groepen dieren: bij het slachthuis,
bijvoorbeeld dromedarissen uit
in Barcelona. Om antistoffen
krijgen van MERS namelijk een
ook de mens. Op die manier is
Voorjaar 2013
op de markt en bij de dromedaris-
Australië – die geen MERS hebben
op te wekken gebruiken ze het
flinke snotneus, maar daar blijft
West-Europa vrijgemaakt van
Hoogleraar virologie Marion
races. Koopmans: “Die regio is
– te vaccineren of ze rechtstreeks
MERS-eiwit dat bindt aan de
het bij. In Saoedi-Arabië is daar-
rabiës, hondsdolheid. Het is een
Koopmans en Chantal Reusken
booming, vanwege de olie en
van de boot naar het slachthuis
receptor. Die antistoffen blokke-
door mogelijk weinig interesse
heel oud principe.”
van het RIVM testen in het
gasrijkdom. Er is een enorme
te brengen. “Verspreiding tussen
ren dan de binding van het virus
voor een vaccinatieprogramma.
Midden-Oosten grotere huisdie-
welvaart en bedrijvigheid, waar
mensen in het ziekenhuis kun
aan de receptor, ze plakken
Daar hebben de virologen op
ren, zoals koeien, geiten, schapen
veel mensen op afkomen en dat
je aanpakken door ziekenhuis-
eigenlijk op het virus waardoor
geanticipeerd. Osterhaus: “Ze
en dromedarissen, op antistoffen.
creëert weer een vraag naar voed-
personeel te vaccineren of door
dat niet meer kan binden en
hebben er namelijk óók een heel
Dromedarissen blijken de enige
sel, waardoor er een grote markt
goede hygiëne”, zegt Koopmans,
cellen niet meer kan infecteren.
ander probleem: kamelenpokken.
met antistoffen tegen het
voor dromedarisvlees is ontstaan.
“maar dan hou je nog steeds
Haagmans: “Je kunt zo’n blok-
We hebben dat MERS-eiwit
MERS-coronavirus. Al snel wordt
De dieren worden nu in grote
druppelsgewijs infectie vanuit
kade al van te voren induceren
ingebouwd in een ‘vector’, een
dit door andere onderzoekers
aantallen gefokt. In Qatar is één
die dieren. Die overdracht willen
met een vaccin. Daarvoor hoef je
kreupel pokkenvirus waarvan
bevestigd. Ze vinden die antistof-
centraal slachthuis. Het land
wij blokkeren.”
niet het hele virus te geven – dat
je niet meer ziek kan worden.
fen zelfs in bloed van dromedaris-
importeert ook veel dieren uit
bindingseiwit kan al voldoende
Dit MERS-vaccin beschermt
sen uit de jaren tachtig.
de Hoorn van Afrika en Australië
zijn.”
die dieren daardoor óók tegen
74
FOTO: MARION KOOPMANS
en dromedarissen hebben het-
en die komen allemaal bij elkaar
kamelenpokken. Je slaat zo dus
op dezelfde markt, waar ze soms
twee vliegen in een klap. En dat
April 2016
maanden staan voor ze naar dat
is waarschijnlijk wél interessant
En MERS? April 2016 staat de
slachthuis gaan. Dat is werkelijk
voor de Saoedi’s.”
teller bij de WHO wereldwijd
een ‘snelkookpan’ voor virus-
op 1.698 patiënten sinds 2012,
verspreiding.”
van wie er 609 zijn overleden.
75
VIRGO
VIRGO
Inter view
tekst: Elles Lalieu
Een kijkje in het laboratorium van immunoloog André Boonstra.
En zo’n chronische situatie is gevaarlijk. Het virus
deelt zich heel vaak en maakt daardoor heel veel
signaalstoffen (antigenen) aan, die het afweersysteem
ziet als een bedreiging. In reactie op die enorme
“Het overgrote deel van
de hepatitisinfecties bij
kinderen wordt chronisch.”
hoeveelheid antigenen maakt het afweersysteem
heel veel virusspecifieke afweercellen, met name
lichaam te verwijderen. Je wilt het hepatitisvirus
T-cellen. Zo’n sterke reactie kan leiden tot schade
goed onderdrukken zodat er weinig virusdeeltjes in
aan de lever, waar het hepatitisvirus zich ophoudt.
het bloed zitten, maar ze wel in de lever aanwezig
Om ernstige schade te voorkomen trekt het lichaam
totdat het virus bijna weg is en dan deze methode
zelf aan de noodrem. Als het afweersysteem wordt
van heractivatie te gebruiken om het laatste zetje
blootgesteld aan een enorme hoeveelheid antigenen,
te geven. Bij klinische trials zullen we de dosis heel
raken de T-cellen uitgeput: ze verliezen het vermogen
langzaam op moeten voeren.”
zijn. Ons idee is om mensen eerst te behandelen
om te delen. Dat beperkt de schade aan de lever,
maar zorgt er ook voor dat het virus nooit helemaal
Bij een HIV-infectie (aids) speelt een vergelijkbaar
onschadelijk wordt gemaakt.
probleem. Viroloog Rob Gruters probeert het afweersysteem zo te stimuleren dat het HIV aan kan vallen.
“Wij hebben geprobeerd dat uitgeputte afweersys-
“HIV infecteert cellen van het afweersysteem”,
teem weer te activeren”, vertelt Boonstra. “Dat acti-
Sommige virussen activeren het afweersysteem dusdanig dat dat zichzelf
uitput. Het resultaat is een chronische infectie, waarbij patiënten levenslang
virusremmers moeten slikken. Het kan wellicht ook anders: geef het afweersysteem een zetje in de goede richting zodat het daarna op eigen kracht
van exhaustionremmers. Een uitgeputte T-cel heeft
aan de buitenkant allemaal zogenoemde exhaustionmarkers, signaalstoffen die overprikkeling van
het afweersysteem voorkomen door de deling van
T-cellen te remmen. Door die markers te blokkeren
met antilichamen kun je de uitputting opheffen en
wordt de reactie van T-cellen weer sterker.”
De tweede methode is door middel van TLR-stimulatie. TLR staat voor Toll-Like Receptoren. Dat zijn
moleculen aan de buitenkant van een afweercel die
structuren van ziekteverwekkers kunnen herkennen.
Ze zijn als het ware de sensoren van het afweersysteem. Door deze sensoren te stimuleren, kun je het
afweersysteem weer activeren.
het virus kan opruimen.
FOTO: ROB GRUTERS
Oppepper voor een
uitgeput afweersysteem
veren kan op twee manieren. De eerste is met behulp
Onderzoeker Rik de Groen bekijkt bloedcellen van
patiënten met virale hepatitis onder de microscoop.
Beide strategieën zijn potentieel risicovol. Overprik-
vertelt hij. “Dat is op zich al heel vervelend, maar
Immunoloog André Boonstra richt zich met name
senen raakt het virus desondanks zelf kwijt. In tien
keling van het afweersysteem ligt op de loer. Boon-
daar komt nog eens bij dat het virus zijn DNA
op hepatitis B-virussen. “Het hepatitis B-virus heeft
procent van de gevallen wordt de infectie echter
stra: “Met de bestaande therapieën zijn we in staat
inbouwt in dat van de cel. Zo wordt het virus onder-
een hoge replicatiesnelheid over een lange periode”,
chronisch. Bij kinderen is dat net andersom: het
om het hepatitisvirus goed te onderdrukken, zodat
deel van het DNA van de gastheer en kan het zich
vertelt hij. “Er komen dus voortdurend veel nieuwe
overgrote deel van de hepatitisinfecties bij kinderen
er weinig virusdeeltjes in het bloed en de lever zitten.
schuilhouden. Daarnaast kan het virus heel snel ver-
virusdeeltjes bij. Negentig procent van de volwas-
wordt chronisch.”
Maar het is zeer lastig om alle virusdeeltjes uit het
anderen. Er ontstaat een race waarbij het virus het
76
77
VIRGO
Oppepper voor een uitgeput afweersysteem
VIRGO
Case study
tekst: Elles Lalieu
“Het afweersysteem herkent het HIV-virus
wel, maar bekijkt de verkeerde delen.”
afweersysteem steeds een stap voorblijft. Uiteindelijk
gevecht kunnen. We boekten goede resultaten in het
raakt het afweersysteem uitgeput en geeft het op.”
laboratorium en bij proefdieren en hebben inmiddels
zeventien mensen gevaccineerd. Eén patiënt kon
Bij HIV spelen dus twee problemen: het virus breekt
zeven jaar lang zonder therapie, maar in het algemeen
bepaalde afweercellen (zogenoemde CD4 T-cellen)
had de vaccinatie een beperkt effect.”
af en de afweercellen die overblijven krijgen het
virus niet onder controle. Probleem één is aan te
Gruters wil het vaccin verbeteren door andere delen
pakken door het toedienen van virusremmers. De
van het virus aan te bieden. “Het afweersysteem moet
hoeveelheid afweercellen is meetbaar in het bloed.
het virus zo vroeg mogelijk herkennen”, stelt hij. “Het
Bij gezonde mensen zitten er 500 tot 1.500 CD4
virus dringt afweercellen binnen om zich te kunnen
T-cellen in een bloedmonster van één microliter.
delen. De eerste paar kleine eiwitten die zo’n cel
Bij een onbehandelde HIV-infectie kan dat aantal
ontregelen heeft het virus nodig om de productie van
teruglopen tot minder dan honderd CD4 T-cellen
extra virusdeeltjes op gang te brengen en die zullen
per microliter. Therapie wordt gestart als er minder
dus niet zo snel veranderen. Door die ‘vroege eiwitten’
dan 350 CD4 T-cellen per microliter gevonden wor-
aan te bieden in het vaccin krijg je een veel betere
den. Dankzij het toedienen van virusremmers gaat
afweerreactie en kan het virus niet meer ontsnappen.”
Gluren door
het sleutelgat:
het aantal afweercellen weer omhoog, maar de functie van die cellen wordt nooit meer zo goed als die
Ook bij HIV speelt het risico op overprikkeling van
vroeger was.
het afweersysteem een belangrijke rol. Een geactiveerde afweercel staat klaar om allerlei nieuwe producten te maken en is daardoor een makkelijke prooi
voor het virus, dat nieuwe virusdeeltjes wil laten
maken. Cellen in rust zijn voor een virus veel moeilijker succesvol te infecteren. Wordt het afweersysteem geactiveerd, maar slaagt het er toch niet in om
het HIV helemaal op te ruimen, dan heb je kans dat
FOTO: ROB GRUTERS
het virus zich juist beter kan verspreiden.
Patrick Boers (senior research analist) en Cynthia Lungu
(master student) analyseren viraal DNA.
Gruters beschrijft de overprikkeling van het afweersysteem als een soort allergische reactie. “Het
afweersysteem reageert veel te heftig op de prikkels
Een kakofonie
van genactiviteit
die je toedient. Het is alsof je met een kanon op een
mug staat te schieten. Het kanon richt veel meer
schade aan dan nodig is.”
Het aanpakken van zowel hepatitis B als HIV is dus
Probleem twee is lastiger. Gruters: “Het afweersys-
nog niet zo eenvoudig. Aan de ene kant wil je het
teem herkent het virus wel, maar bekijkt vervolgens
afweersysteem stimuleren om de virussen onscha-
de verkeerde delen, namelijk de delen die het virus
delijk te maken, maar aan de andere kant wil je
snel aan kan passen. We proberen met een therapeu-
voorkomen dat het afweersysteem te sterk wordt
tisch vaccin het afweersysteem zo ‘op te voeden’
geprikkeld. Een subtiele strategie dus.
Er zijn duizenden ziekteverwekkers die ons kunnen aanvallen en we hebben maar
één afweersysteem. Dat afweersysteem heeft een beperkt aantal genen beschikbaar
om in te zetten. En dus is er een ingebakken flexibiliteit om de juiste respons
tegen iedere ziekteverwekker te krijgen. “Vroeger keken we door een sleutelgat
en nu kunnen we de deur open doen en in de kamer kijken.”
dat de overgebleven T-cellen weer met het virus in
78
79
VIRGO
VIRGO
Gluren door het sleutelgat: Een kakofonie van genactiviteit
Moderne technieken laten precies zien welk deel van het genoom veel (rood), weinig (turkoois) of geen
(zwart) expressie vertoont. Door een ‘heatmap’ van een sterk reagerende patiënt te vergelijken met die
van een gewone patiënt, wordt inzichtelijk waar in het immuunsysteem de reactie uit de hand loopt.
Die ingebakken flexibiliteit maakt onderzoek naar
aantal genen is dat bekend, maar van duizenden
gedrag vertonen”, zegt Van den Ham. “Je kunt de
de afweerreactie van de gastheer lastig, maar niet
genen weten we het niet goed”, zegt Van den Ham.
oorspronkelijke 20.000 metingen dus samenpersen
onmogelijk. Binnen onderzoeksconsortium Virgo is
in setjes. Zo maak je een netwerk van genen. In dat
gezocht naar genen die een belangrijke rol spelen in
Subtiele verschillen
netwerk zitten knopen die wellicht te koppelen zijn
de afweerreactie tegen dengue.
Het is ondoenlijk om alle genen één voor één te
aan klinische variabelen.”
bekijken. Andeweg: “Het antigeen van een ziekteEén gen, één functie. Dat is de traditionele gedachte.
verwekker wordt in eerste instantie herkend door
In de gevarenzone
Maar die gedachte klopt niet. Een gen van het afweer-
één cel van het afweersysteem. Maar daarna wordt
Met een voorbeeld laat Van den Hem zien hoe zo’n
systeem kan bij de ene infectie tot expressie komen
er heel veel gedeeld, zodat er een enorm grote popu-
netwerk werkt. “Er zullen groepen genen zijn die
en bij contact met een andere ziekteverwekker juist
latie afweercellen ontstaat. Bij die delingsprocessen
wel actief zijn, maar waarvan de activiteit gedurende
onderdrukt worden. “We moeten dus veel uit de kast
gaan duizenden genen aan en dat draagt bij aan een
infectie niet verandert. Neem het gehoor. Genen die
trekken om hoofdrolspelers van figuranten te onder-
enorme hoeveelheid data.”
belangrijk zijn voor het gehoor spelen geen rol bij
scheiden”, vertelt viroloog Arno Andeweg. “Maar
raten nodig en dan nog deden ze er tien jaar over om
aan de andere kant, meten is weten. En nu kan het.
het complete menselijke genoom in kaart te bren-
De bulk van de data is afkomstig van cellen die
hebben we genen ingedeeld in ruim twintig groepen,
We kunnen tegenwoordig de activiteit van alle 20.000
gen”, vertelt bio-informaticus Henk Jan van den
delen, maar dat is niet waar Andeweg en zijn colle-
zodat genen met hetzelfde gedrag in dezelfde groep
genen van de mens in één keer meten. Vroeger keken
Ham. “Nu kun je binnen drie dagen het genoom
ga’s naar op zoek zijn. Ze zijn op zoek naar subtiele
zitten. Ongeveer de helft van deze groepen is in
we door een sleutelgat en nu kunnen we de deur open
van tien mensen sequencen met één apparaat.”
verschillen die bepalen of iemand een goede of een
verband te brengen met belangrijke kenmerken van
slechte afweerreactie heeft tegen een bepaalde
dengue, bijvoorbeeld de hoeveelheid bloedplaatjes
ziekteverwekker.
in het bloed.”
doen en in de kamer kijken.”
In de praktijk ging het detecteren van betrokken
infectie en hun activiteit blijft dus vlak. Bij dengue
Genexpressie
genen als volgt: in samenwerking met Indonesische
De basis voor dit kamertje kijken is DNA-sequen-
artsen namen Cox van de Weg en Eric van Gorp
Om die subtiele verschillen te kunnen vinden,
“Als we weten welke genen bepalend zijn voor een
cing; het op volgorde aflezen van alle genetische
bloedmonsters af van patiënten met een dengue-
maakten de onderzoekers gebruik van co-expressie
ziektebeeld, dan kunnen we het lichaam trainen
letters van het DNA-molecuul (zie kader). In de
infectie en werd de expressie van alle 20.000 genen
netwerk analyse. “Binnen het hele patroon van
om een goede afweerreactie in gang te zetten”, vult
afgelopen jaren is de capaciteit van sequencing
gemeten. “Van het hele genoom weet je dan welke
genen, vind je groepen genen die een bepaald
Andeweg aan. Onderzoek aan de genen is dus ook
machines steeds verder toegenomen. “In de jaren
stukjes aan of uit staan, maar dan ben je er nog niet.
van belang voor het ontwikkelen van vaccins. En
negentig hadden wetenschappers honderden appa-
Want welke genen zijn nu echt belangrijk? Van een
juist bij dengue is zo’n interventie van belang omdat
het verloop van de ziekte moeilijk te voorspellen is.
“De meerderheid van de dengue-infecties verloopt
zonder klachten, maar vijftien tot twintig procent
DNA-sequencing
van de patiënten wordt wel ziek. De eerste ver-
DNA-sequencing is een techniek om de volgorde van alle genetische letters van een DNA-molecuul te bepalen.
schijnselen zijn griepachtige symptomen. Na een
Eerst wordt het DNA, dat uit twee strengen bestaat, in kleine stukjes geknipt. Daarna worden de strengen van
aantal dagen lijkt herstel in te treden, maar een paar
elkaar gescheiden. Eén van de twee strengen wordt in een oplossing met vier verschillend gekleurde bouwblokjes
procent van de patiënten gaat juist dan een kritieke
en lijm gebracht. Tijdens het proces dat volgt, hechten de passende bouwblokjes zich aan de DNA-streng. De
toestand in: door lekkage van bloedvaten ontstaan
reactie gaat net zolang door totdat de streng compleet gekopieerd is en de kleur de volgorde van de bouwblokjes
overal bloedingen.”
heeft verraden. Tot slot worden alle stukjes DNA, als in een grote puzzel, samengevoegd tot het hele genoom.
weefsel, of bijvoorbeeld bloedcellen, te meten. Door genspecifieke fragmenten te “turven” kun je de activiteit van
een gen bepalen. Hoe vaker je een bepaald fragment tegenkomt, hoe hoger de activiteit van het gen.
80
De denguemug (Aedes aegypti) brengt het virus over waar je dengue van krijgt.
FOTO: MUHAMMAD MAHDI KARIM
Dengue komt op steeds meer plaatsen voor, doorDeze techniek kan ook worden gebruikt om de activiteit van de afzonderlijke genen van het genoom in een stukje
dat het leefgebied van de muggen die de ziekte
verspreiden steeds verder uitbreidt. Er zitten dus
steeds meer mensen in de gevarenzone en daarom
is meer kennis over deze onvoorspelbare ziekte
geen overbodige luxe.
81
VIRGO
VIRGO
Case study
tekst: Elles Lalieu beeld: Plos Pathogens/Rik de Swart
‘Onschuldig’
mazelenvirus brengt
je afweer om zeep
Mazelen zijn dankzij vaccinatie een zeldzame ziekte geworden. Maar vaccineren
ligt onder vuur en dus krijgen we, ook in Nederland, weer af en toe te maken met
mazelenuitbraken. Onderzoek naar mazelen blijft dus van belang om de infectie
zelf en de gevolgen daarvan beter te kunnen begrijpen.
Deze patiënt uit Nigeria heeft rode
uitslag over de hele rug. Een bekend
fenomeen bij mazelen. Op het moment
dat de huiduitslag optreedt, is de piek
van infectie echter al voorbij. Daarom
is het virus zo besmettelijk: andere
mensen krijgen het al voordat de patiënt echt ziekteverschijnselen vertoont.
FOTO: MIKE BLYTH
Dat is op zich natuurlijk goed nieuws: de patiënt
maar dat de samenstelling is veranderd. De cellen
knapt op. Maar omdat het mazelenvirus juist op
die terugkomen zijn afweercellen die de acute
afweercellen hecht, en die cellen worden opge-
mazeleninfectie bestrijden, maar de geheugencellen,
ruimd, verliest de patiënt wel het immunologische
die effectief zijn tegen andere infecties, zijn allemaal
geheugen.
in aantal verlaagd.”
Geheugencellen
Geheugencellen zijn afweercellen die onthouden
De Swart: “We wisten al dat infectie met mazelen
wat ze hebben gezien en bij een tweede contact
Rik de Swart, viroloog aan het Erasmus Medisch
raken. Dat was een vreemde plek om virussen aan te
het afweersysteem verzwakt en ook dat dit weken
met dezelfde ziekteverwekker snel in actie kunnen
Centrum Rotterdam, houdt zich al jarenlang bezig
treffen, vond De Swart, wetende dat er in de boven-
tot maanden kan duren. We wisten ook dat het aan-
komen. Na een infectie met mazelen verliest een
met mazelen. Tien jaar geleden liep hij de Noord-
ste luchtwegen ook cellen zitten die infectie probe-
tal witte bloedcellen tijdens een infectie omlaag
patiënt dus tijdelijk een deel van de afweer tegen
Ierse viroloog Paul Duprex tegen het lijf op een
ren te voorkomen. “Dendritische cellen – dat zijn
gaat, maar dat aantal is binnen een week alweer
andere, met name bacteriële, infecties. Maar tijdelijk
mazelencongres. “Duprex hield daar een presentatie
cellen van het afweersysteem – steken geregeld hun
terug naar normaalwaarden. Wat wij hebben ont-
betekent niet een paar weken of maanden, maar
over een mazelenvirus dat GFP, een fluorescerend
uitlopers uit naar de bovenste luchtwegen om te
dekt, is dat de aantallen wel weer terugkomen,
ruim twee jaar. Die conclusie trekt De Swart uit
eiwit, maakt”, vertelt De Swart. “Hij had alleen
‘voelen’ of er indringers in de buurt zijn”, legt De
onderzoek in samenwerking met Amerikaanse epi-
geen goed model om het fluorescerende virus in te
Swart uit. “We denken dat het mazelenvirus op zo’n
demiologen. Uit databases van de Verenigde Staten,
testen. Wij hadden dat wel en dus besloten we, tien
moment zijn kans grijpt en, liftend op een dendriti-
Groot-Brittannië en Denemarken verzamelden zij
jaar geleden, om te gaan samenwerken. Nu hebben
sche cel als een paard van Troje, wordt meegenomen
cijfers over de sterfte aan mazelen en de sterfte aan
we dus een goed model waarin geïnfecteerde cellen
naar de cellen van het afweersysteem.”
andere infectieziekten, zowel voor als na de invoering van mazelenvaccinatie.
zichtbaar worden. En dat heeft onze kennis over
mazelen enorm vergroot.”
Het is voor het virus best moeilijk om zo liftend binnen te komen, maar eenmaal binnen richt het al snel
Vaker ziek
Paard van Troje
grote schade aan. Allerlei afweercellen, waaronder
De Swart: “Er is een duidelijke correlatie tussen
Voorheen werd altijd gedacht dat mazelen een klas-
B-cellen en verschillende typen T-cellen, raken
het optreden van mazelen en de sterfte aan andere
siek luchtwegvirus is, een virus dat epitheelcellen
geïnfecteerd. De receptor waar het mazelenvirus aan
infectieziekten. En dat verband is er tot ongeveer
van de luchtwegen infecteert. Maar in 2000 werd
bindt, komt vooral voor op cellen die al eens stukjes
28 maanden na een mazelenuitbraak. Het bijzondere
een receptor voor mazelen ontdekt op afweercellen.
van een indringer hebben gezien. Die cellen raken
van deze studie is dat in verschillende databases
Toen De Swart en zijn team het gekleurde mazelen-
aangetast. Tegelijkertijd komt er een goede afweer-
virus loslieten in de luchtwegen van apen, zagen zij
reactie op gang tegen het mazelenvirus zelf. Het
dat met name cellen onder in de longen geïnfecteerd
afweersysteem ruimt de aangetaste afweercellen op.
82
Deze menselijke dendritische cel is in een kweekbakje geïnfecteerd met GFP-mazelenvirus. Het GFP-eiwit wordt gemaakt in het
cytoplasma van de cel. Daardoor wordt de hele cel fluorescent.
dezelfde benadering is gevolgd en dat daar steeds
dezelfde periode uitrolt. Na de invoering van mazelenvaccinatie is het aantal gevallen van mazelen
83
VIRGO
VIRGO
natuurlijk veel lager, maar nog steeds zien we dan
infecteren, maar over het algemeen zijn de groepen
tot ruim twee jaar na een uitbraak een hogere sterfte
waarin die dieren leven te klein om het virus lang te
aan andere infectieziekten. We denken daarom dat
laten overleven. Apen die eenmaal geïnfecteerd zijn
we een sterk verband te pakken hebben.”
geweest, kunnen niet meer ziek worden. En dus
duurt het in een kleine groep apen niet lang voordat
De onderzoekers bekijken inmiddels of dezelfde
het virus geen “verse” gastheer meer kan vinden.
relatie ook voorkomt in andere databases, zoals die
Dat de mens de enige gastheer is, betekent dat we
van huisartsen. Daarin worden anoniem gegevens
mazelen in theorie kunnen uitroeien door iedereen
over de ziektegeschiedenis van de patiënt opge-
tegen de ziekte te vaccineren. Maar volgens De Swart
slagen. “We willen uiteindelijk bij vijfhonderd
zal dat nog een lastige klus zijn.
‘Onschuldig’ mazelenvirus brengt je afweer om zeep
Infectie van makaken met een
GFP-mazelenvirus. Op de piek
van virusreplicatie zijn fluorescerende cellen (groene puntjes)
zichtbaar in de huid (A), op het
tandvlees (B), op de tong (C) in
de lymfeknopen (D-F) en in de
milt (G). Enkele dagen na de
piek verschijnt huiduitslag (H),
waarin nog steeds fluorescerende cellen zitten (I).
tot duizend kinderen die mazelen hebben gehad,
kijken naar de ziektegeschiedenis van een paar jaar
“Er zijn grote problemen met de acceptatie van
daarna”, vertelt De Swart. “En dan kijken we niet
vaccinaties”, stelt hij. “In een beschermde groep
naar sterfte, maar naar bijvoorbeeld antibiotica-
maakt het niet zoveel uit als een enkeling zich niet
gebruik en ziekenhuisopnamen. Deze groep willen
laat vaccineren. Er is dan toch wel bescherming door
we vergelijken met kinderen die geen mazelen
de groep. Maar als de onbeschermde groep groot
hebben gehad om te kijken of kinderen in de twee
genoeg wordt, komt er ruimte voor een uitbraak.
jaar na een mazeleninfectie echt vaker ziek zijn.”
Zoals in 2013 gebeurde in de orthodox protestantse
gemeenschap in Nederland.”
Uitroeien
Mazelen blijven een enorm gezondheidsprobleem,
Alternatief vaccineren
omdat ze zo ongelooflijk besmettelijk zijn. Het virus
Naast het probleem met acceptatie is ook het vaccin
komt moeilijk naar binnen, maar gaat heel effectief
zelf niet in alle situaties even praktisch. Het vaccin
naar buiten. Dat is de truc. Op het hoogtepunt van
bevat een levend verzwakt virus en moet daarom
de infectie (twee tot drie dagen voordat mensen
koel bewaard worden. Vooral in tropische landen is
daadwerkelijk ziekteverschijnselen vertonen) zijn
dat niet altijd te doen, met als resultaat dat kinderen
er overal in het afweersysteem geïnfecteerde cellen.
wel gevaccineerd worden, maar met een vaccin dat
In dat stadium maakt het virus ook contact met de
zijn werk niet meer goed doet. Bovendien wordt het
epitheelcellen van de luchtwegen. Zo komen er heel
vaccin toegediend met een naald, wat risico geeft
veel virusdeeltjes terecht in de bovenste lucht-
op besmetting met hiv of hepatitis. De Swart en
wegen. Door te hoesten kan een patiënt die virus-
zijn team zijn op zoek naar een alternatieve manier
deeltjes heel efficiënt in de omgeving verspreiden.
van vaccineren, die in de tropen wel goed toegepast
En dat compenseert ruimschoots voor het moeilijke
kan worden.
binnenkomen van het virus.
“Wij willen het vaccin laten inademen met een ver-
in de longen terecht komt. Dat is nu nog in opge-
Er is een vaccin en de mens is de enige natuurlijke
nevelaar”, vertelt De Swart. “In ons apenmodel
loste vorm, maar het allermooiste zou zijn als je het
gastheer voor het mazelenvirus. Mazelen kan apen
zagen we al een goede afweerreactie als het vaccin
vaccin in gedroogde vorm kunt bewaren want dan
blijft het heel lang stabiel. Daar zijn mijn collega’s in
Amerika op dit moment mee bezig. Probleem is nog
wel dat je bij inhaleren nooit zeker weet of iemand
N
P
M
N
P
GFP
F
M
H
F
L
H
een volledige dosis heeft gehad. Kortom, er is ruimte
L
Boven: het genoom van een mazelenvirus. Dit bevat slechts zes genen (N, P, M, F, H en L) die samen coderen
voor acht eiwitten. Onder: het genoom van een GFP-mazelenvirus. Dit virus brengt GFP (green fluorescent
protein) tot expressie. Dankzij deze proteïne kun je zien welke cellen geïnfecteerd raken en welke niet.
84
voor verbetering van het mazelenvaccin, maar dat
gaat niet op korte termijn gebeuren. Tot die tijd
willen we met de resultaten van ons onderzoek
wel het imago van mazelen als een ‘onschuldige’
kinderziekte ontkrachten.”
85
VIRGO
VIRGO
Case study
tekst: Elles Lalieu
Ziekenhuis of niet?
Je genen bepalen het
“Soms is RSV
zo ernstig
dat patiënten
beademd
moeten worden.”
Het respiratoir syncytieel virus (RSV) is een belangrijke veroorzaker van verkoudheid.
heid van de test is goed en ligt tussen de 96 en 97
procent. Geeft de test als uitslag dat een kind tien
procent kans heeft op een ernstig verloop, dat klopt
die voorspelling dus in 96 of 97 procent van de
gevallen.
Uitkomsten begrijpen
Of de test in de praktijk ook goed werkt, moet nog
onderzocht worden. Fraaij: “Meten is makkelijk,
Bij volwassenen blijft het meestal bij een snotneus, maar RSV-infecties kunnen
maar de uitkomsten begrijpen is vaak een stuk moei-
bij pasgeborenen heel ernstig verlopen. Zo ernstig dat ze op de intensive care van
lijker.” Jong vergelijkt de uitslag van de test met de
weersverwachting. “Als er negentig procent kans is
het ziekenhuis terechtkomen en zonder behandeling overlijden. Een test die kan
voorspellen welke kinderen een ernstige infectie zullen ontwikkelen, zou mooi zijn.
wikkelen van een ernstige infectie. De nauwkeurig-
op regen, neem je een jas mee. Als een kind negentig
In iedere groep zaten tien tot twintig kinderen.
procent kans heeft op een ernstig verloop van RSV,
Het aantal bloedmonsters was dus veel minder
moet het natuurlijk in het ziekenhuis blijven. Als er
dan het aantal genen waarnaar werd gekeken en
veertig procent kans is op regen, zal de één wel een
“RSV is één van de belangrijkste virusinfecties bij
Het onderzoeksteam verzamelde bloedmonsters van
dan schiet de klassieke statistiek tekort. “Wij heb-
jas meenemen en de ander niet. Als een kind veertig
kinderen”, vertelt kinderarts Pieter Fraaij. “De
gezonde kinderen, kinderen met een milde RSV-in-
ben daarom een methode gebruikt die machine
procent kans heeft om ernstig ziek te worden, dan
meeste kinderen raken voor het eerst geïnfecteerd in
fectie en kinderen met een ernstige RSV-infectie.
learning heet”, vertelt statisticus Victor Jong.
moet de arts aan de hand van observaties beslissen
hun eerste levensjaar. Het begint met verkoudheids-
Tussen de 20.000 genen die het menselijk genoom
“Met machine learning bouw je stapje voor stapje
wat er gebeurt.”
verschijnselen zoals hoesten, maar een deel van
rijk is, gingen zij op zoek naar die genen die signifi-
een model. Je begint met de variabele (in dit geval
de kinderen wordt daarna zieker en zieker. Eén op
cant in expressie verschillen tussen kinderen met
een gen) dat het sterkst discrimineert tussen een
de honderd kinderen komt uiteindelijk met adem-
een ernstige RSV-infectie en gezonde kinderen of
ernstige infectie of een milde infectie. Vervolgens
halingsklachten terecht in het ziekenhuis. Soms is
kinderen met een milde infectie.
voeg je steeds een variabele toe, totdat de voor-
dat zo ernstig dat patiënten op de intensive care
spellende waarde van het model niet meer toe-
beademd moeten worden.”
neemt.”
Bloedmonsters
Voorspelbaarheid
Welke kinderen dan het risico lopen op een ernstige
Dat werkt ongeveer zo: stel; je zit op een voor-
vorm van infectie, is echter moeilijk te voorspellen.
spelbaarheid van tachtig procent. En met het
Op het moment dat een kind bij de dokter of het ziekenhuis aanklopt, is het lastig te zeggen of er wel
sprake is van RSV en of de infectie echt doorzet.
Daarom blijven uit voorzorg veel kinderen die worden doorverwezen ter observatie in het ziekenhuis.
“Dat betekent dat er meer kinderen blijven dan
noodzakelijk is”, stelt viroloog Arno Andeweg.
“Wij hebben in het bloed gezocht naar biomarkers
“De betrouwbaarheid van
deze test ligt
tussen de 96
en 97 procent.”
toevoegen van een extra variabele komt de
voorspelbaarheid op 80,0001 procent. “Ga je
die variabele dan meenemen in je model? Waarschijnlijk niet”, stelt Jong, “Want het heeft niet
zoveel zin om variabelen toe te voegen, en dus
het model complexer te maken, als de voorspelbaarheid er niet veel beter van wordt.”
die zodra een arts RSV bij een kind constateert al
Het RSV-model kwam uit op 84 variabelen die de
kunnen voorspellen of een kind ernstig ziek gaat
voorspelbaarheid in belangrijke mate verbeterden:
worden of niet.”
84 genen die een belangrijke rol spelen bij het ont-
86
“Uit voorzorg
blijven er meer
kinderen in het
ziekenhuis dan
noodzakelijk is.”
87
VIRGO
Discussie
VIRGO
tekst: Rineke Voogt
beeld: René den Engelsman
Niet overal ter wereld zijn alle vaccins beschikbaar.
Wat betekent dat voor virusbestrijding?
Andeweg: “Het is logisch dat mensen het systeem
Andeweg: “Dat niet iedereen toegang heeft tot
mondige burger, de tijd is gelukkig geweest dat
niet vanzelfsprekend vertrouwen. Iedereen is een
medicatie of vaccins is een kwalijke zaak. In de eerste
alleen de dokter weet wat goed voor je is. Maar het
plaats heeft het alles te maken met de oneerlijke ver-
is zorgelijk dat de achterdocht toeneemt. Het doel
deling van welvaart. In de Westerse wereld zijn we
van dit wetenschappelijk onderzoek is afname van
al snel geneigd om te denken dat een virus niet meer
de ziektelast, en dat wordt alleen bereikt als de
bestaat of niet interessant is, terwijl het elders nog
gegenereerde kennis ook kan worden toegepast.
veel problemen veroorzaakt. In ontwikkelingslanden
Vaccins werken
niet als je ze op de
plank laat liggen
zijn bijvoorbeeld honderden miljoenen mensen het
Hoe kunnen we die achterdocht tegengaan?
slachtoffer van chronische virale hepatitis of het
Andeweg: “Degelijke informatie is belangrijk. Die
denguevirus. Beschikbaarheid van vaccins en goede
achterdocht moet ons verder brengen om kennis
medische zorg is uiterst belangrijk – maar (vaak
beter te delen. Als wetenschappers moeten we goed
simpele) hygiënemaatregelen zijn ook cruciaal.”
kunnen vertellen wat de voor- en nadelen kunnen
Osterhaus: “Verspreiding van vaccins en antivirale
zijn van een vaccinatie. Correct geïnformeerde men-
middelen in tijden van crisis heeft vaak te maken met
sen kunnen dan zelf een afweging maken in het
de politieke situatie. Als een paar landen alle vaccins
belang van henzelf en de mensen om hen heen.”
opkopen wanneer een pandemie dreigt, is er voor
Osterhaus: “Aan de ene kant is er veel bereikt en
andere landen niets over. Terwijl pandemische vacci-
gebeurt er goed werk in ons vakgebied, maar het is
natie niet alleen voor de happy few beschikbaar moet
zonde dat we te weinig doen aan de acceptatie van
zijn, maar uiteindelijk voor iedereen die het nodig
de vruchten ervan: nieuwe vaccins. Er circuleren
heeft. Daar moeten we oplossingen voor verzinnen,
vreselijke filmpjes over wat er gebeurt na vaccinatie.
bijvoorbeeld door in Europa gezamenlijk in te kopen.
Niemand rekent de sceptici erop af. Het is de taak
Wetenschappelijk zijn we hier bij Virgo niet mee
voor de wetenschap om tegengeluid te geven.
bezig, maar we zien wel dat we soms door het oog
Daarvoor moeten we ook sociale wetenschappers
van de naald kruipen.”
en sociale media in de arm nemen: leren over de
psychologie achter acceptatie, en de manier waarop
Toch is het ook in juist rijke Westerse landen moeilijk om iedereen aan een vaccin te krijgen – zie
bijvoorbeeld de ophef rond vaccinatie tegen HPV,
het baarmoederhalskanker veroorzakende virus.
communicatie het best werkt.”
Osterhaus: “Ik maak me inderdaad wel zorgen over
Andeweg: “Elke onderzoeker weet dat zijn werk
de acceptatie van vaccins. Mensen zijn kritisch op de
voor de lange termijn is: fundamenteel onderzoek
werken niet als je ze op de plank laat liggen. Ab Osterhaus (coördinator
wetenschap; geloven niet zomaar meer wat de dokter
met zicht op praktische toepassing. We zijn gewend
zegt. Aan de ene kant gaat het om religieuze redenen,
dat we niet in één stap thuis zijn; oorlogen, armoede
Virgo) en Arno Andeweg (co-coördinator Virgo) vertellen.
daar kan je weinig aan doen. Maar daarnaast zijn het
en politiek blijven altijd een rol spelen.”
hoogopgeleide mensen die een ‘mazelenparty’ orga-
Osterhaus: “Ons onderzoek is pure noodzaak. We
niseren omdat het zo goed voor kinderen zou zijn.
zien steeds meer infecties de kop op steken. Daar
Er is niks gezonds aan, maar die ouders weten dat
moeten we een wal tegen opwerpen – door onze
niet. Ze hebben het zelf nooit meegemaakt en
SARS-aanpak hebben we een beginnende pandemie
kennen de gevolgen en eventuele complicaties
onder controle gekregen. Doen we dit soort onder-
van de ziekte niet meer.” (Zie ook ‘Onschuldig’
zoek niet, dan moeten we met z’n allen op de blaren
mazelenvirus brengt je afweer om zeep.)
zitten.”
Virusinfecties zijn soms onnodig problematisch. Tegen tal van virussen
bestaan uitstekende vaccins, maar ze zijn niet voor iedereen beschikbaar.
Soms zijn ze te duur, soms willen mensen niet gevaccineerd worden
omdat ze het systeem niet vertrouwen. Dat geeft een dilemma: vaccins
88
Wat doet zo’n complex probleem met uw motivatie
voor dit onderzoek?
89
Op weg naar
genezing van
diabetes type 1
DCTI
Bij diabetes type 1 produceert het lichaam geen insuline meer.
Dat ontregelt de suikerhuishouding. Het Diabetes Cell Therapy
Initiative (DCTI) speurt naar nieuwe behandelmethoden.
DCTI
DCTI
Introductie
tekst: Elles Lalieu beeld: Parkers
Diabetes type 1: op
weg naar genezing
Patiënten kunnen in Nederland sinds een paar jaar
producerende cellen uit op te kweken. Met als
een eilandjestransplantatie ondergaan. Daarbij
grootste uitdaging: hoe kunnen we cellen zo
worden de eilandjes van Langerhans uit de alvlees-
opkweken dat er uiteindelijk genoeg is om alle
klier van een overleden donor gehaald en inge-
patiënten met diabetes type 1 te behandelen.
spoten bij de patiënt. Na transplantatie is de
glucoseregulatie bij vrijwel iedereen veel
stabieler. Maar sommige mensen blijven
langere tijd zonder insuline, terwijl anderen
Diabetes staat bekend als sluipmoordenaar, omdat een te hoge bloedsuiker op den
duur leidt tot complicaties. Bij patiënten met diabetes type 1 is de bloedsuikerspiegel soms moeilijk te reguleren. Oorzaak: de cellen die insuline produceren zijn
defect. Tot nu toe zijn patiënten aangewezen op het spuiten van insuline. Pas als
nooit zonder insuline kunnen of er zelfs
na korte tijd toch weer op over moeten.
Cellen verpakken
Transplantatie is dus nog niet zo efficiënt
en dat heeft verschillende oorzaken.
Zowel tijdens de transplantatie als
dat echt niet werkt, wordt transplantatie overwogen. Binnen het Diabetes Cell
eenmaal in het lichaam van de
Therapy Initiative (DCTI) is gezocht naar verbetering en alternatieven.
producerende cellen
patiënt gaan er insuline
verloren. Om de
donorcellen veilig
Alles wat we eten wordt in het lichaam omgezet in
In Nederland leven ongeveer één miljoen mensen
naar de plaats van
glucose: brandstof voor de cellen. Maar de cellen
met diabetes. Daarvan zijn er 900.000 met type 2 en
bestemming te
kunnen die brandstof niet zomaar opnemen. Daar-
100.000 met type 1. Toch is binnen DCTI gekozen
loodsen, is er binnen
voor is insuline nodig. De alvleesklier maakt die
om onderzoek te doen naar nieuwe behandelingen
DCTI gewerkt aan
insuline. Dat gebeurt in de zogenoemde eilandjes
voor diabetes type 1. Projectleider Eelco de Koning
verschillende
van Langerhans; clusters van verschillende celtypen
legt uit waarom: “De glucoseregulatie bij diabetes
dragermaterialen.
die uiteenlopende hormonen afscheiden. De bèta-
type 1 is in het algemeen gecompliceerder dan bij
De Koning: “Door de
cellen in de eilandjes zijn verantwoordelijk voor de
diabetes type 2. Patiënten moeten meteen insuline
donorcellen te ver-
productie van insuline.
gaan spuiten, terwijl er bij type 2 eerst iets gedaan
pakken, creëer je een
kan worden met het dieet of met tabletten.”
omgeving waarin de
Eén miljoen
cellen zich zo goed moge-
Bij diabetes type 1 valt het eigen afweersysteem de
Transplantatie
lijk thuis voelen. Het verlies
eilandjes in de alvleesklier aan. Die raken daarbij zo
Het constante risico op een te hoog of juist te laag
blijft dan beperkt.”
sterk beschadigd dat ze geen insuline meer produ-
glucosegehalte maakt dat patiënten met diabetes
ceren. Glucose kan dan niet meer door de cellen
type 1 de hele dag met hun ziekte bezig zijn. De
Alternatieve bronnen
worden opgenomen en blijft achter in het bloed. Als
impact is zo groot, omdat mensen voortdurend
Naast het efficiëntieprobleem speelt
dat chronisch gebeurt, kan dat leiden tot complica-
moeten rekenen. Wat ga ik doen vandaag, wat ga ik
ook donortekort een belangrijke rol.
ties als blindheid, nierfalen, hartklachten en ampu-
eten en hoeveel insuline heb ik dan nodig? En zelfs al
Met het aantal donoren dat er nu is, is
taties. Diabetes type 2 is een heel ander verhaal: type
is die insulinetherapie heel strak, dan nog lukt het
vijftig tot honderd transplantaties per jaar
2 is een stofwisselingsziekte waarbij het lichaam
soms niet om het glucosegehalte onder controle te
het maximum. Maar er komen ieder jaar 1.600
langzaam ongevoelig wordt voor insuline, wat onbe-
krijgen.
handeld tot dezelfde problemen kan leiden.
92
nieuwe patiënten bij. Daarom is er binnen DCTI
gezocht naar alternatieve bronnen om insuline
93
DCTI
DCTI
Infographic
tekst: René Rector beeld: Parkers
DCTI in vogelvlucht
Insuline pr
en
de
b
huishouding. Het Diabetes Cell Therapy
Alvleesklier
delmethoden.
Maag
llen
geen insuline meer. Dat ontregelt de suikerInitiative (DCTI) speurt naar nieuwe behan-
c er
e
ac
èt
Bij Diabetes type 1 produceert het lichaam
odu
Idealiter transplanteer je niet
vanwege een schrijnend
donortekort en afstotingsverschijnselen, maar kweek
je nieuwe insuline producerende bètacellen. Omdat
die nauwelijks te kweken zijn,
is gezocht naar alternatieven
en kweekmethoden.
Bloedvat
Dunne darm
Is de alvleesklier defect, dan is transplantatie een (schaarse) optie. Om het succes
van de transplantatie te vergroten, is
gewerkt aan een speciale pomp, die de
alvleesklier tijdens de transplantatie in
goede conditie houdt.
Het lichaam regelt de suikerspiegel met
insuline. Die wordt aangemaakt door
bètacellen in de alvleesklier.
94
ndje
Eila
van Langerhans
Recent is ook de transplantatie
van eilandjes van Langerhans
mogelijk, waar de insuline wordt
gemaakt. Maar de kwaliteit van
de eilandjes neemt vaak snel af.
Slimme trucs, waaronder een
beschermende verpakking,
moeten het succes vergroten.
95
DCTI
Case study
DCTI
Gezocht: cel voor insulineproductie
tekst: Rineke Voogt beeld: Françoise Carlotti
Gezocht: cel voor
insulineproductie
links URL
Eilandjes van Langerhans
(in rood) kunnen uit de
alvleesklier worden geïsoleerd en gescheiden van
het overige weefsel. De
diameter van een eilandje
is ongeveer een tiende
millimeter.
Voor mensen met diabetes type 1 (waarbij de alvleesklier geen insuline meer
produceert) is er nog altijd geen genezing. Transplantatie van de alvleesklier is
een mogelijkheid, maar dat is een ingrijpende operatie en het tekort aan donoren
is schrijnend. Vandaar dat werd gezocht naar een oplossing op kleine schaal: je
transplanteert alleen de insuline producerende cellen. Die zijn óók schaars, maar,
zo redeneren Leidse onderzoekers, die kun je opkweken.
Bij een type 1 diabetespatiënt zijn de bètacellen,
Sinds 2008 worden de eilandjes ook los getrans-
te nemen, te vermenigvuldigen in het lab en dan
Het onderzoek naar die weg terug is gaande. Door
die verantwoordelijk zijn voor de insulineproductie,
planteerd. Ze worden ingespoten in de poortader
te implanteren bij de patiënt met diabetes type 1.
de cellen zich te laten groeperen en verschillende
defect of vernietigd. Om toch hun bloedsuikerspie-
van de lever. De alvleesklier blijft daarbij onaan-
Promovenda Maaike Roefs houdt zich bezig met
groeifactoren toe te voegen, lukt het al om ze een
gel op peil te houden spuiten mensen met type 1
geroerd: de klier ontsteekt snel en voor de functie
die mogelijkheid: een kleine hoeveelheid bètacellen
klein beetje terug te laten keren naar hun oorspron-
diabetes insuline. Dat is symptoombestrijding:
van de eilandjes blijkt de lever een prima huisves-
uit een donor doorkweken tot je genoeg nieuwe
kelijke functie. Naar de precieze trigger om de cellen
voor het onderliggende probleem is geen oplossing.
ting te zijn. Alleen: ook hier is een groot tekort aan
bètacellen hebt om te kunnen transplanteren.
weer in vorm te krijgen voor insulineproductie is
Zijn bètacellen eenmaal kapot, dan kunnen ze niet
donoren, en moet een patiënt medicijnen blijven
worden gerepareerd.
slikken tegen afstotingsverschijnselen.
Ze willen zich namelijk noch in het lichaam noch in
Groeifactoren
Wel kun je ze vervangen. Een patiënt kan een donor–
Bètacellen kweken
een schaaltje in het laboratorium vermenigvuldigen.
Roefs werkt daarvoor samen met het biotechnolo-
alvleesklier krijgen, inclusief eilandjes van Langer-
De Leidse onderzoekster Françoise Carlotti en colle-
Bovendien veranderen de cellen die je probeert te
giebedrijf Galapagos. Het bedrijf heeft de capaciteit
hans met daarin werkende bètacellen. Probleem is
ga’s zoeken dan ook naar een manier om insuline
kweken van identiteit. Ze starten als insuline produ-
om op grote schaal de werking van verschillende
alleen: een complete alvleeskliertransplantatie is een
producerende cellen te maken, zonder afhankelijk te
cerende bètacellen, maar transformeren spontaan
medicijnen op weefsel te testen. Dat is ook voor dit
heftige ingreep voor de patiënt en er zijn erg weinig
zijn van donoren. Het doel: gekweekte eilandjes van
in een ander type cel die geen insuline meer produ-
onderzoek handig: zo kan in korte tijd de werking
donoren (zie ook Pomp houdt donoralvleesklier in
Langerhans, met bètacellen, klaar voor transplantatie.
ceert. “Het voordeel is dat we die cellen wel kunnen
van stoffen als groeifactoren getest worden op de
vorm). Per jaar komen er ongeveer 250 donoralvlees-
Verschillende opties zijn denkbaar om dat doel te
vermeerderen”, zegt Roefs. “Maar nu moeten we
gekweekte bètacellen. Die snelle eerste screening
klieren beschikbaar – te weinig voor de honderddui-
bereiken, vertelt Carlotti, assistant professor bij de
nog een manier zien te vinden om ze weer te laten
van stoffen helpt in de zoektocht naar de factoren
zend Nederlanders met diabetes type 1. Bovendien
Diabetesgroep van de afdeling Nierziekten van het
veranderen in bètacellen.” De gedachte is dat de
die in aanmerking komen om de cellen terug te laten
wordt het orgaan na transplantatie soms alsnog
Leids Universitair Medisch Centrum. Het makkelijkst
gekweekte cellen geschikt zijn voor insulineproduc-
keren naar hun bèta-oorsprong.
afgestoten.
zou zijn om bètacellen bij een gezonde donor weg
tie, omdat de cellen dat van oorsprong konden.
96
het nog zoeken.
Bètacellen kweken klinkt eenvoudiger dan het is.
97
DCTI
Case study
DCTI
Gezocht: cel voor insulineproductie
tekst Naam
Als dat lukt, zou dat de doorbraak zijn waar Roefs
len. En die ductcellen zijn belangrijk in de vorming
waarbij de cellen uit zichzelf gangen lijken te vormen
cellen. “Veel onderzoeksgroepen die met dierlijke
op hoopt. De cellen zouden in een scaffold kunnen
van bètacellen: tijdens de ontwikkeling van de
zoals in de embryonale pancreas. De volgende stap is
cellen werken publiceren prachtige resultaten –
worden geplaatst (zie ook Eilandjes transplanteren in
alvleesklier, in de baarmoeder, ontstaan de eilandjes
de ontwikkeling van deze cellen naar bètacellen. De
maar vaak zeggen zulke resultaten weinig over
een kunstmatige alvleesklier) en een diabetespatiënt
van Langerhans vanuit embryonale ductcellen. “Die
onderzoekers zijn er in geslaagd om proof of concept
hoe het bij mensen werkt.” Voor vertaling naar
kan dan nieuw gekweekte eilandjes van Langerhans
embryonale ontwikkeling kunnen we mogelijk in
te laten zien: een klein percentage van de gekweekte
de kliniek is werken met humane cellen cruciaal.
krijgen, zonder dat er een tekort aan donormateriaal
een kweekschaaltje nabootsen”, zegt Tim Dielen,
ductcellen produceert inmiddels insuline.
Er kleven alleen wel nadelen aan: het beperkt de
ontstaat.
die bij de Diabetesgroep van het LUMC aan dit project samenwerkt met promovendus Jeetindra Balak.
Andere kandidaten
snelheid van het onderzoek. Niet alleen vanwege
Bioreactoren
de strengere regels, maar ook omdat er zo weinig
Een derde mogelijkheid om insuline producerende
materiaal is om mee te werken. Van de donororga-
Van de 250 donoralvleesklieren die er jaarlijks in
Embryonale ontwikkeling
cellen te kweken is werken vanuit alfacellen, die ook
nen kunnen ongeveer tachtig alvleesklieren per jaar
Nederland beschikbaar zijn, worden sommige orga-
Hoe je ductcellen uit de alvleesklier isoleert weten
in de eilandjes van Langerhans te vinden zijn en de
worden gebruikt voor onderzoek – mits daarvoor
nen in zijn geheel naar één patiënt getransplanteerd.
we al. Die volwassen cellen moet je ertoe zien te
tegenhanger van insuline produceren: glucagon. Van
toestemming is gegeven door de nabestaanden.
Uit de andere alvleesklieren worden de eilandjes van
bewegen dat ze zich gaan gedragen als embryonale
alfacellen zijn er ongeveer vier keer minder dan van
Langerhans gehaald, zo’n een procent van het totale
ductcellen, zodat ze zich vervolgens kunnen specia-
bètacellen. De onderzoeksgroep van het LUMC ont-
Met het materiaal dat wel voorhanden is werken
orgaan, en getransplanteerd. De rest van de alvlees-
liseren richting bètacel. Dielen: “Het is puzzelen.
dekte dat bètacellen soms spontaan veranderen in
Carlotti en collega’s dan ook zo efficiënt mogelijk.
klier is dan vaak waardeloos geworden. Zonde,
We gebruiken wat we weten van embryonale ont-
alfacellen, zodra je een eilandje van Langerhans in
Om de celkweek op te schalen, werken ze samen
vinden de onderzoekers. Dat resterende materiaal
wikkeling. Je moet de genen die nodig zijn voor de
het lab uit elkaar laat vallen en de cellen weer laat
met biotechnologiebedrijf Xpand, dat erin gespecia-
zou nog wel eens van pas kunnen komen.
ontwikkeling van bètacellen identificeren en de
samenvoegen. Als we die spontane verwisseling kun-
liseerd is om in bioreactoren cellen te kweken (zie
kettingreacties die tijdens de groei plaatsvinden
nen omkeren zodat een alfacel een bètacel wordt, is
ook Opdracht: kweek miljoenen bètacellen). Carlotti:
Een van de hoofdonderdelen van de alvleesklier is
in kaart brengen. Die informatie kunnen we dan
de gedachte, dan biedt dat perspectief voor een alter-
“Om ons werk naar de kliniek te kunnen vertalen,
het uitgebreide gangenstelsel, dat alle verterings-
gebruiken om de cel de goede richting op de sturen.”
natieve bron voor insuline producerende cellen.
hebben we een zeer groot aantal cellen nodig. Door
sappen die geproduceerd worden door de alvlees-
De onderzoekers experimenteren met verschillende
klier verzamelt en richting de darmen leidt. Die
groeifactoren. Het is nu mogelijk om voor lange ter-
Het werk van Carlotti en collega’s is bijzonder,
arbeidsintensief: in ons eigen lab kweken we cellen
gangen worden gevormd door zogenoemde ductcel-
mijn ductcellen te kweken in een speciale soort gel,
omdat de onderzoekers zich focussen op menselijke
op een tweedimensionaal vlak, en het kost veel
met Xpand samen te werken is de kweek minder
werk om ze te voeden. Met de driedimensionale
celkweek ontwikkeld door Xpand kunnen we de
kweek sneller opschalen.”
Een eilandje van Langerhans
in de alvleesklier onder de
microscoop. Celkernen zijn
blauw gekleurd, insulineproducerende cellen
(bètacellen) rood en
glucagon-producerende
cellen (alfacellen) groen.
98
Bètacellen (in groen)
kunnen worden gekweekt
in een kweekfles, waarbij
ze veranderen van identiteit. Een kenmerk van
deze ‘nieuwe’ identiteit is
gekleurd in rood. Celkernen
zijn blauw gekleurd.
99
Procesverslag
DCTI
tekst: Rineke Voogt
Opdracht: kweek miljoenen bètacellen
FOTO: XPAND
FOTO: MAAIKE ROEFS
Eilandjes transplanteren boordevol goede,
insuline producerende bètacellen. Daar heb
je enorm veel bètacellen voor nodig. Maar
het opkweken van die cellen bleek zelfs voor
specialisten een hachelijke onderneming.
Zomer 2012
FO
T
WI
O:
KI
ME
DI
A
Najaar 2013
Voorjaar 2014
Voorjaar 2015
De eerste batch cellen komt uit
Een doorbraak voor de gestripte
Je moet je cellen goed kennen om
Leiden aan bij Xpand. Omdat
bètacellen: een nieuwe batch
ze te kunnen kweken. Dat bèta’s
volwassen bètacellen niet willen
cellen, voorzien van een fluores-
niet makkelijk zijn, is inmiddels
delen, hebben de Leidse onder-
cerend labeltje, blijken goed te
duidelijk. De cellen zijn ook al
zoekers bètacellen veranderd:
hechten. Microcarrier CellBind
niet onder de indruk van enzy-
de “gestripte” cellen produceren
blaakt van de fluorescentie, zodra
men die normaal gesproken
Xpand is een biotechnologiebe-
geen insuline meer, maar kunnen
Tra hem prepareert.
makkelijk cellen losweken van
gezonde, goed functionerende
drijf gespecialiseerd in het kwe-
wel delen. Zowel gestripte bèta-
Het succes blijkt van korte duur.
de microcarriers. Zelfs na een
bètacellen te transplanteren in
ken van mesenchymale stam-
cellen als ductcellen moeten in
Bèta’s willen wel blijven plakken
uur badderen in een mengsel
een patiënt die ze niet meer heeft.
cellen (die later kunnen specia-
kweek. Nu is het zaak zo snel
aan CellBind, maar ze laten nooit
met het enzym laten lang niet alle
Daarvoor heb je natuurlijk vol-
liseren in bijvoorbeeld vetcellen,
mogelijk uit te zoeken onder
meer los.
cellen los. Moeten ze nog langer?
doende bètacellen nodig. Het
bot- of spierweefsel). Ruud Das
welke omstandigheden de cellen
Dat kan eigenlijk niet, want dan
20??
ontbreekt aan donormateriaal,
en Wendy Tra van Xpand willen
het best gedijen. Helaas loopt
gaan er ook cellen kapot.
De oogst is gelukt! Dus nu op naar
en dus speuren de onderzoekers
dezelfde techniek gebruiken
het al snel op een teleurstelling
Winter 2014
de volgende stap: de cellen kwe-
naar manieren om nieuwe insu-
voor het kweken van bètacellen.
uit. Om de cellen te kweken in
Ductcellen leken naast bètacellen
ken in de bioreactor. Daarin kan
line producerende cellen te
Daarvoor gebruiken ze een speci-
de bioreactor (en ze niet met het
een goed alternatief om op te
maken (zie ook Gezocht: cel voor
ale zelfontwikkelde bioreactor,
medium weg te laten spoelen),
kweken. Maar ze blijken buiten-
Zomer 2015
kweekflessen aan cellen tegelijk
insulineproductie). Maar dat is niet
waarbij in een grote plastic zak
moeten ze hechten aan een zoge-
gewoon lastige klanten. De popu-
De cellen van twee donoren staan
groeien. Tweehonderd miljoen,
de enige uitdaging: het moet
in een gecontroleerde omgeving
noemde “microcarrier”: een
latie cellen die je kweekt is niet
op kweek in platte kweekflessen.
als het meezit. Dat zijn genoeg
namelijk niet alleen in een rea-
veel cellen tegelijk kunnen
knikker van tweehonderd micro-
zuiver, het is moeilijk ze te sorte-
Het gaat de goede kant op: de
bètacellen voor tientallen patiën-
geerbuisje werken, het moet op
groeien terwijl ze met minder
meter met eiwitten eromheen,
ren. En ze hebben enorm veel
goede microcarrier, de juiste
ten met diabetes type 1. Althans,
grote schaal. Een gezond persoon
medium toekunnen. Dat moet
waarop cellen goed groeien.
medium nodig. Na maanden
groeifactoren en vijftig procent
als het lukt om de gestripte bèta’s
heeft in zijn alvleesklier ongeveer
ook met bèta’s kunnen, is de
Als Tra in een kweekplaat cellen
experimenteren trekt Tra de
van de gekweekte cellen kan
weer te veranderen in insuline
een miljoen eilandjes van Langer-
gedachte.
toevoegt aan medium met micro-
stekker eruit. Ductcellen hebben
geoogst worden. Genoeg is het
producerende cellen. Wordt aan
hans, die voor zestig procent uit
carriers en het medium er na een
vanaf nu geen prioriteit meer:
nog niet. Das en Tra zijn niet
gewerkt.
bètacellen bestaan. Er moet dus
poos afhaalt, zijn er amper bolle-
Xpand focust op bètacellen.
bereid zomaar de helft van de
veel gekweekt worden. En daar
tjes vol cellen te zien: helaas, ze
kweek op te geven. Dat oogsten
komt Xpand in beeld.
willen niet hechten.
moet beter kunnen.
100
FOTO: XPAND
Het hele idee achter DCTI is om
het equivalent van honderd platte
101
DCTI
Beeldreportage
DCTI
tekst: Elles Lalieu beeld: Aart van Apeldoorn
Eilandjes
transplanteren
in een
kunstmatige
alvleesklier
Vijftig eurocent
In het laboratorium van bio-engineer Aart van
Apeldoorn giet onderzoeker Don Hertsig een
elastisch biomateriaal op een speciaal ontworpen
malletje. Na een tijdje wachten is het materiaal
hard genoeg om uit de mal te halen. Daarna kunnen gecontroleerd kleine gaatjes in het materiaal
worden aangebracht. Het resultaat is een elastisch, dun laagje biomateriaal dat niet veel groter
is dan een muntstuk van vijftig eurocent.
Dit flinterdunne “muntje” is bedoeld als drager
voor eilandjes van Langerhans tijdens transplantatie. “Door het biomateriaal te persen of te gieten,
ontstaat een soort micro-eierdoosje met allemaal
kleine kommetjes”, legt Van Apeldoorn uit.
“In ieder kommetje kun je één eilandje vangen.
Door de eerder aangebrachte gaatjes kunnen heel
makkelijk bloedvaten groeien, zodat de eilandjes
zuurstof en voedingsstoffen kunnen krijgen. Door
het transplantaat af te sluiten met nog een laagje
materiaal zitten de eilandjes in een beschermde
omgeving.”
Het transplantaat is inmiddels met succes getest
bij kleine proefdieren. De volgende stap is het
testen van het materiaal bij varkens.
102
103
DCTI
DCTI
Eilandjes transplanteren in een kunstmatige alvleesklier
beeld: Paul de Vos
Elf kunstmatige alvleesklieren
Immunoloog Paul de Vos onderzoekt de effectiviteit van een kunstmatige alvleesklier in ratten en
muizen. “Eerst wordt het lege transplantaat onder
de huid van een muis of rat gebracht”, vertelt hij.
“Het transplantaat is lichaamsvreemd en dus
komt er een afstotingsreactie op gang. Pas als
die achter de rug is en er voldoende bloedvaten
in het transplantaat aanwezig zijn, brengen we de
eilandjes in via een infuus. Doen we dat eerder,
dan gaan alle eilandjes gelijk dood.”
De eerste resultaten van de kunstmatige alvleesklier zijn veelbelovend. Op de grote foto is de rug
van een rat opengesneden om de doorbloeding
van het transplantaat te kunnen beoordelen.
De doorbloeding is prima, de eilandjes overleven
en produceren een normale hoeveelheid insuline.
Op de kleine foto zijn geïsoleerde eilandjes
zichtbaar onder een microscoop.
Inmiddels lopen er elf proefdieren met een
kunstmatige alvleesklier rond en bij sommige
dieren gaat dat al vier maanden goed. In
de komende jaren wordt het transplantaat
langzaam opgeschaald van kleine proefdieren,
via grote proefdieren, naar mensen.
104
105
DCTI
Eilandjes transplanteren in een kunstmatige alvleesklier
DCTI
Inter view
tekst: Rineke Voogt beeld: Marjolein Leemkuil
Sinds een aantal jaar komen patiënten met ernstige vormen van
diabetes type 1 in aanmerking voor transplantatie van eilandjes
van Langerhans. Eilandjes worden uit de alvleesklier van een
donor gehaald en ingebracht in de lever van de patiënt. Dat lukt,
maar doordat de eilandjes niet in de lever thuishoren, gaan er
tijdens transplantatie en in de periode daarna veel verloren.
Bio-engineer Aart van Apeldoorn en immunoloog Paul de Vos
proberen een betere transplantatieplaats te maken met behulp
van biomaterialen.
“Direct na transplantatie
in de lever gaat al
meer dan vijftig procent
van de eilandjes verloren.”
Dat de eilandjes bij transplantatie in de lever worden geplaatst,
heeft vooral een praktische reden. De Vos legt uit: “Artsen willen
de alvleesklier niet aanraken, want dat orgaan produceert ook
spijsverteringssappen en als die gaan lekken zijn de problemen
niet te overzien. Maar direct na transplantatie in de lever gaat
waarschijnlijk meer dan vijftig procent van de eilandjes verloren.
Dit verlies willen we voorkomen door de eilandjes, die heel weinig kunnen hebben, in een kunstmatige omgeving te transplanteren die de alvleesklier nabootst.”
Pomp houdt donoralvleesklier in vorm
Bij sommige diabetes-type-1-patiënten is het glucosegehalte van het bloed
ondanks insulinebehandeling zo slecht onder controle te houden, dat transplantatie van een nieuwe alvleesklier de enige uitkomst is. Die transplantatie
is een moeilijke procedure met veel kans op beschadiging van het orgaan.
Onderzoekers Henri Leuvenink en Marjolein Leemkuil van het Universitair
Medisch Centrum Groningen werken aan een oplossing om de conditie van
donoralvleesklieren te verbeteren.
Een patiënt met diabetes type 1 kan zijn of haar
bloedsuiker, waarvan ze vaak op vroege leeftijd al de
bloedsuikerspiegel meestal redelijk onder controle
gevolgen ondervinden. Een continu te hoge bloed-
houden door op bepaalde momenten insuline te
suikerspiegel kan bijvoorbeeld leiden tot nierfalen
spuiten. Er zijn echter patiënten bij wie dat erg lastig
of schade aan het netvlies of de zenuwen; van een
blijkt: bij hen zijn er enorm veel wisselingen in hun
te laag glucosegehalte kun je bewusteloos of zelfs in
coma raken.
Die groep heeft baat bij een alvleeskliertransplan-
Zo’n kunstmatige omgeving moet aan een aantal criteria voldoen.
“Het materiaal mag niet afbreekbaar zijn en moet makkelijk uit
het lichaam te verwijderen zijn”, somt Van Apeldoorn op. “Verder
mag het materiaal niet toxisch zijn voor cellen en mogen de
eilandjes er niet aan kunnen hechten. Door te hechten kunnen de
eilandjes van vorm veranderen en daardoor hun functie verliezen.”
Zo’n nieuwe kunstmatige alvleesklier moet minstens net zo efficiënt zijn als de huidige methode, anders heeft het geen zin om
ermee verder te gaan. Wanneer een methode goed genoeg is, is
geen uitgemaakte zaak. De Vos: “We krijgen eilandjes van overleden donoren, dus daar moeten we zuinig op zijn. We kunnen niet
zomaar iets pakken en het gebruiken. Vandaar ook dat we zoveel
mogelijk willen monitoren voordat we de eilandjes in de kunstmatige alvleesklier brengen.”
106
tatie. Leemkuil: “Dat is een ingrijpende operatie,
met een hoog risico op complicaties. Een deel van
de patiënten is lichamelijk niet fit genoeg om zo’n
grote operatie te ondergaan. Soms moet een patiënt
maanden in het ziekenhuis blijven. De resultaten na
een geslaagde transplantatie zijn overigens goed; een
groot deel van de patiënten hoeft geen insuline meer
te gebruiken.”
Per jaar worden er in Nederland rond de dertig alvleesklieren getransplanteerd. Zo’n operatie vereist
Een menselijke alvleesklier wordt voorbereid
voor koppeling aan de pomp.
107
DCTI
DCTI
Pomp houdt donoralvleesklier in vorm
Een alvleesklier die
is aangesloten op de
pomp. Deze voorziet
hem van zuurstof en
nutriënten, waardoor
het orgaan in betere
conditie blijft.
De eerste proeven met varkensalvleesklieren waren
succesvol. Ook bij afgekeurde menselijke donoralvleesklieren testte Leemkuil wat de pomp voor
effect had op het weefsel, en vergeleek dat met het
weefsel van alvleesklieren die op de conventionele
manier bewaard werden. Het pompsysteem bracht
geen schade toe aan het weefsel van de alvleesklieren en de vitaliteit was groter: ze bevatten meer ATP,
de drager van energie in een cel. Inmiddels wordt
het effect van de pomp op de kwaliteit van de
eilandjes van Langerhans na isolatie onderzocht, in
een samenwerkingsverband met het Leids Universitair Medisch Centrum.
“Soms moet een patiënt
maanden in het
ziekenhuis blijven.”
“Het principe werkt. Dat was de eerste stap”, zegt
Leemkuil. “Maar we kunnen de methode nog niet
aan iedereen adviseren. Er moet nu eerst een specifieke pomp komen voor de alvleesklier, waarbij we
de instellingen kunnen toespitsen op de ‘wensen’
van het orgaan.” Ook logistiek zijn er nog wat haken
veel voorbereiding en grote zorgvuldigheid. Een
en in een piepschuimdoos op ijs getransporteerd
Sluit je een orgaan meteen aan op een pomp, dan
en ogen: zodra een chirurg een donoralvleesklier
alvleesklier is week van structuur, en veel minder
naar het ontvangend ziekenhuis. Hier worden ze
kun je er ook eerst tests op uitvoeren voor je hem
uitneemt, moet iemand het orgaan op de pomp
solide dan een nier of een lever, waardoor het snel
aangesloten op de bloedvaten van de ontvanger,
transplanteert. Leuvenink: “Als je een oude auto
aansluiten. De pomp reist vervolgens mee naar de
beschadigt. De gevolgen daarvan zijn groot: een
waarna er weer warm bloed door het orgaan
koopt, wil je ook zeker weten dat de motor goed is.
ontvanger van het orgaan – maar mag dat wel in het
alvleesklier bestaat namelijk slechts voor ongeveer
stroomt. Dat moet anders kunnen, vonden de
Van een donororgaan dat in een piepschuimdoos
vliegtuig? Wie gaat er dan mee? “Dat soort kwesties
twee procent uit de eilandjes van Langerhans (met
Groningse onderzoekers.
binnenkomt weet je niets. Het is dus heel relevant
moeten we eerst oplossen”, zegt Leuvenink.
daarin de insuline producerende cellen), maar voor
om het orgaan eerst op de ‘testbank’ te leggen. Bij
het grootste gedeelte uit cellen die spijsverterings-
Een alternatief voor de piepschuimdoos is de
een alvleesklier wil je natuurlijk weten: produceert
Als die alvleesklierpomp er eenmaal is, kan hij wel-
enzymen aanmaken. Als die door schade gaan lekken
zogenoemde machineperfusie, een methode die is
hij wel insuline?”
licht ook worden gebruikt bij de transplantatie van
in de buikholte van de ontvanger, kunnen ze mogelijk
afgekeken van de hart-longmachine. Als je het te
ook de eigen organen verteren. En ondanks de zorg-
transplanteren orgaan na uitname kunt aansluiten
Voor de nier, de lever en longen bestaat zo’n pomp al
eilandjes van een op de pomp aangesloten alvlees-
vuldigheid van artsen treden er vaak complicaties op.
op zo’n soort machine, verklein je de kans op
langer. Machineperfusie bij de alvleesklier is een nog
klier een betere conditie hebben. Dat is gunstig,
schade. “Wanneer een orgaan afkoelt, daalt het
onontgonnen expertise. Leemkuil heeft binnen DCTI
want losse eilandjes functioneren minder goed dan
Leuvenink en Leemkuil willen de kans op schade
metabolisme tot ongeveer tien procent. De organen
gewerkt aan een prototype voor de pomp, gebruik-
een hele alvleesklier. Daarom zijn er voor transplan-
aan de alvleesklier zoveel mogelijk verkleinen, zodat
hebben dan dus nog steeds zuurstof en voedingsstof-
makend van bestaande apparaten voor de nier. “We
tatie nu eilandjes van twee of drie donoren nodig.
het aantal geschikte donororganen toeneemt.
fen nodig. Met een pomp kun je het orgaan continu
hebben gemerkt dat deze pomp niet geschikt is voor
Leuvenink: “We willen proberen om met de pomp
“Tijdens een donatieprocedure treedt er in verschil-
doorspoelen met een vloeistof naar keuze, en het
een alvleesklier en nog aanpassingen behoeft, maar
de conditie van de alvleesklier en dus de kwaliteit
lende stappen schade op aan de organen”, zegt
bovendien op de gewenste temperatuur houden. Een
eerst wilden we testen of een dergelijke opstelling
van de eilandjes beter te maken, zodat we met één
Leuvenink. Risico op schade start al bij het overlij-
oxygenator levert zuurstof. Je zou zelfs medicijnen
überhaupt effect heeft voor dit orgaan. Als het veilig
alvleesklier toekunnen.”
den van de donor. Vervolgens worden de organen op
kunnen geven of het orgaan kunnen repareren”,
lijkt, dan kunnen we een pomp ontwikkelen speci-
de operatiekamer gekoeld, uit het lichaam genomen
zegt Leuvenink.
fiek voor de alvleesklier.”
108
eilandjes van Langerhans. De verwachting is dat de
109
DCTI
Discussie
DCTI
tekst: Elles Lalieu beeld: LUMC
Eerste
tests
versus
laatste
strohalm
Na transplantatie werken de eilandjes van
Langerhans nog niet optimaal. Waarom wordt
die behandeling toch uitgevoerd?
Wat is dan het grote verschil?
“Omdat behandeling vaak wel effectief is. De eerste
te houden, totdat ze een paar dagen later worden
eilandjestransplantatie werd uitgevoerd in de jaren
getransplanteerd. Eigenlijk doe je verder niks bij-
tachtig. En inmiddels is die behandeling wereldwijd
zonders met de cellen. Stamcellen moeten zich eerst
zo’n 2.000 tot 3.000 keer gedaan. De behandeling
delen, zodat je er lekker veel van krijgt. En dan kun
verbetert een moeizame glucoseregulatie bij de
je ze met behulp van groeifactoren laten uitrijpen.
patiënt, al zijn er wel bijwerkingen zoals infecties of
Stamcellen blijven langer in kweek dan donor-
een verhoogd risico op bepaalde vormen van huid-
cellen en kunnen tijdens die kweekperiode
kanker. We willen de behandeling op dit moment
allerlei veranderingen ondergaan, ook genetische
verbeteren door het gebruik van dragermaterialen.”
veranderingen.”
En die dragermaterialen kun je zomaar op de
mens uitproberen?
En wat heeft dat voor gevolgen voor het testen
op mensen?
“Nee, dat kan niet. Dat zal moeten gebeuren in
“Het betekent dat je het celproduct heel goed moet
een onderzoekssetting, met toestemming van de
testen. Je moet bijvoorbeeld aantonen dat je tijdens
medisch-ethische commissie van het ziekenhuis.
het kweken geen kankercellen aan het maken bent.
Binnen DCTI hebben we de dragermaterialen getest
Behandeling met stamcellen is daarom iets voor de
in kleine proefdieren. Nu zullen we de effectiviteit
verdere toekomst.”
“Wat we nu doen is eilandjes uit de alvleesklier
van een donor isoleren en proberen die in leven
en de veiligheid nog moeten aantonen in grotere
tests succesvol zijn, kun je de behandeling toepassen
Als het er ooit van komt. Want kankercellen,
dat klinkt best riskant.
bij patiënten.”
“Er zijn niet genoeg donoren om iedereen met
proefdieren, zoals bijvoorbeeld varkens. Pas als die
diabetes type 1 te kunnen behandelen. Dus als we
Hoe zou zo’n eerste toepassing eruit kunnen zien?
meer willen doen dan symptoombestrijding met
“We zouden de meeste eilandjes via de gangbare
insuline-injecties, maar een definitieve oplossing
methode in de lever kunnen transplanteren. En
willen creëren, moeten we naar andere celbronnen
daarnaast een klein gedeelte van de eilandjes in
toe. Dat kan niet anders. Belangrijk is wel dat pati-
dragermaterialen ergens anders transplanteren,
ënten bij onderzoek naar een nieuwe behandeling
bijvoorbeeld onder de huid. Dan krijgen patiënten
altijd toestemming moeten geven. Van tevoren
Voor patiënten die hun glucosegehalte maar niet onder controle kunnen
de reguliere behandeling en kunnen we ook zien
zullen ze heel goed geïnformeerd worden over de
krijgen, is elke nieuwe vorm van therapie een laatste strohalm. Maar
hoe eilandjes in dragermaterialen zich gedragen in
mogelijke risico’s. En de celproducten moeten
het menselijk lichaam.”
uitermate goed getest zijn op veiligheid.”
Nu is er vanwege het donortekort ook sprake
van een mogelijke behandeling met stamcellen.
Geldt daarvoor dezelfde procedure?
Wat is de huidige stand van zaken?
“De verschillende dragermaterialen zijn al door
bij patiënten met diabetes. Een echte oplossing
instanties goedgekeurd voor gebruik in de mens.
zou dan ook zeer welkom zijn. Maar, zoals bij al het
Dat is ook één van de redenen dat we bij aanvang
medisch wetenschappelijk onderzoek, is dit geen
van het onderzoek voor deze materialen hebben
kwestie van weken of maanden maar een kwestie
gekozen. Als je stamcellen gaat toevoegen, begeef
van jaren. Patiënten zullen dus geduld moeten
je jezelf op een heel ander terrein.”
hebben voordat ze zich aan deze strohalm kunnen
hoe ga je daar als arts en wetenschapper mee om? Wanneer is toepassen veilig genoeg om de patiënt erbij te betrekken? Eelco de Koning,
hoogleraar Diabetologie aan het Leids Universitair Medisch Centrum,
legt uit.
“In Engeland is inmiddels één op de zes ziekenhuisbedden bezet door behandeling van complicaties
vastklampen.”
110
111
Help het lichaam
zichzelf te herstellen
NIRM
Wat kapot gaat, moet gerepareerd worden. Zo ook
in ons lichaam. Waar het lichaam het zelf niet kan,
probeert regeneratieve geneeskunde te helpen.
NIRM
NIRM
Infographic
tekst: René Rector beeld: Parkers
Als tissue engineering
en stamcelonderzoek
elkaar ontmoeten
Soms zijn weefsels en organen
het lichaam wordt lichaamseigen
steiger (een scaffold, in vak-
zodanig beschadigd, dat ze uit
celmateriaal opgekweekt, en dat
termen) van bio-afbreekbaar
zichzelf niet meer herstellen.
wordt in plaats van donormateri-
materiaal. Door het materiaal
Wanneer dat herstel wel nodig
aal geïmplanteerd.
“slim” te maken en er vervolgens
is omdat de functie essentieel is
Het blijkt een lastige noot om te
lichaamseigen cellen op aan te
voor een kwalitatief acceptabel
kraken. Als behandelend arts
brengen, groeit in het lab nieuw
leven, zijn patiënten nu meestal
moet je in staat zijn om buiten
weefsel in de juiste vorm met de
aangewezen op symptoombestrij-
het lichaam voldoende weefsel
juiste functie. Als lichaamseigen
ding of donatie. Donormateriaal
op te kweken uit cellen van de
cellen blijken stamcellen het goed
Hele organen of weefselstructuren buiten het lichaam bouwen, en met behulp
is echter vaak schaars, en eenmaal
patiënt. Bovendien moet dat
te doen, omdat die nog niet uit-
van dat bouwsel het lichaam helpen zichzelf te herstellen: daar gaat het
geïmplanteerd moet een patiënt
weefsel op precies de goede
ontwikkeld zijn. “Slim maken”
levenslang medicijnen slikken om
manier ontwikkelen, zodat het
betekent dat er in steigermateriaal
om bij tissue engineering. Maar tissue engineering is nog niet zo makkelijk.
afstotingsverschijnselen te voor-
de juiste functie kan uitoefenen.
instructies worden ingebakken
Want hoe zorg je dat precies het goede weefsel gaat groeien?
komen. Bij regeneratieve genees-
Daartoe maken tissue engineers
zodat de stamcellen weten wat
kunde gaat het anders: buiten
vaak buiten het lichaam een soort
ze moeten doen.
1 Een arts neemt stamcellen
weg uit het lichaam.
114
2 In het lab wordt een steiger
gebouwd. Dit kan op verschillende manieren. Soms wordt
een steiger geprint met een
3D-printer. In andere gevallen
wordt bio-afbreekbaar materiaal
gemodelleerd in de juiste vorm.
3 Op de steiger worden stamcellen aangebracht. De steiger
is voorzien van wegwijzers
die stamcellen helpen zich
op de gewenste manier te
ontwikkelen.
4 De nieuwe structuur wordt
operatief geplaatst. Daar neemt
het lichaam de herstelwerkzaamheden over. Afstotingsverschijnselen zijn er niet, omdat het
implantaat uit eigen cellen
is opgekweekt.
115
NIRM
NIRM
Inter view
tekst: Rineke Voogt
Een paardenmiddel –
kraakbeen printen
voor gewrichtsherstel
Dierenarts René van Weeren doet onderzoek naar het “bioprinten” van kraakbeen
bij paarden. Schade aan kraakbeen is iets dat de paardensport graag wil verhelpen.
Maar ook voor oplossen van kraakbeenschade bij mensen biedt dit onderzoek
perspectief, vertelt Van Weeren, hoogleraar aan de Universiteit Utrecht.
Waarom is onderzoek aan paardenkraakbeen
zo belangrijk?
echter altijd littekenweefsel dat een veel slechtere
“Veruit de meeste dieren die we hebben gedomesti-
andere optie is het hele gewricht vervangen door
ceerd zijn belangrijk vanwege hun producten. Maar
een kunstgewricht, maar kunstgewrichten zijn niet
bij het paard gaat het echt om de beweging: paarden
optimaal en hebben maar een beperkte levensduur.
werden ingezet in het leger, de landbouw, het trans-
Wij zoeken naar een oplossing met stamcellen, zodat
port – en nu vooral in sport. Vergelijk het maar met
het kraakbeen zichzelf wél kan herstellen.”
kwaliteit heeft dan het originele kraakbeen. Een
sportgeneeskunde: het bewegingsapparaat van
het paard is essentieel. De meeste gezondheidsproblemen die we in de paardenwereld tegenkomen,
zitten dan ook in het spier-skeletstelsel. Beschadigd
gewrichtskraakbeen is een van de grootste oorzaken
van slecht functioneren.”
“Je zou zo’n driehonderd jaar
moeten wachten voor gewrichtskraakbeen volledig vernieuwd is.”
En die schade is niet te repareren?
Hoe gaat dat in zijn werk?
“Kraakbeen is ingewikkeld spul. In tegenstelling
“Het idee is: kraakbeen kun je niet namaken, maar
tot bijna alle andere weefsels herstelt het zich bij
je kunt wel een biomateriaal (een zogenoemde
volwassenen na beschadiging niet. Kraakbeencellen
scaffold) implanteren waar cellen in overleven
maken zeer langzaam nieuw collageen aan; je zou
die nieuw kraakbeen aanmaken. Daarvoor
zo’n driehonderd jaar moeten wachten voor
werken we samen met het Universitair Medisch
gewrichtskraakbeen volledig vernieuwd is. Dat het
Centrum Utrecht; zij werken met 3D-printers aan
zo slecht herstelt weten we trouwens al sinds een
dat biomateriaal. Er zijn nog veel variabelen in dat
publicatie erover in 1743, maar een oplossing is er
onderzoek: je kunt kraakbeencellen, kraakbeen-
nog steeds niet. Bij iemand met een gat in het kraak-
stamcellen, of algemenere IPS-cellen gebruiken.
been worden nu vaak gaatjes geboord in het onder-
Ook werken we binnen NIRM ook aan een biomate-
liggende bot, zodat cellen uit het beenmerg het gat
riaal met ‘vesikels’. Dat zijn blaasjes met stoffen,
kunnen opvullen met nieuw weefsel. Dan ontstaat
bijvoorbeeld RNA, die zorgen voor de communicatie
116
Een paard wordt na behandeling op een speciale loopband geplaatst. Met camera’s en andere meetapparatuur
houden de onderzoekers precies bij hoeveel druk er op
de gewrichten staat en of alle benen gelijk worden belast.
117
NIRM
Een paardenmiddel – kraakbeen printen voor gewrichtsherstel
NIRM
Case study
tekst: Rineke Voogt beeld: Hartstichting
tussen cellen. Als die vesikels je eigen kraakbeen-
En?
cellen ertoe kunnen aanzetten dat ze wél weer
“We zijn er nog lang niet: als we erin zouden slagen
collageen produceren, heb je geen stamcellen
echt goed kraakbeenweefsel aan te maken, dan staan
meer nodig.”
we zo op de rol voor de Nobelprijs. Het materiaal is
nog steeds niet optimaal: bij een aantal proeven viel
tegen dat het kraakbeen snel verdwenen was. De
procedure moet nog verbeterd worden. Het is bij een
IPS-cellen
paard lastig dat het geïmplanteerde materiaal meteen
Induced pluripotent stem cells (IPSC’s of IPS-cellen)
al op de proef gesteld wordt, want het dier belast
zijn stamcellen die gemaakt worden uit volwassen
zijn been al direct na de operatie als het gaat staan.
huidcellen. Die stamcellen kunnen zich vervolgens
Wat dat betreft zijn mensen makkelijker. Die kun je
specialiseren tot zeer uiteenlopende type cellen.
gewoon opdragen om een tijd plat te gaan liggen.”
Het voordeel van het gebruik van deze stamcellen is
Design je
eigen hartklep
Mensen met een lekkende of vernauwde hartklep kunnen een vervangende
dat je ze kunt kweken van de patiënt zelf. Dat voorkomt problemen met het immuunsysteem.
Pijnloze slijtage
Schade aan gewrichtskraakbeen is in eerste instantie
niet merkbaar: kraakbeenweefsel heeft geen zenuwen.
Zijn deze technieken al in de praktijk toegepast?
Maar als er eenmaal beschadiging is opgetreden,
“Het groeien van de cellen in het biomateriaal kun je
slijt de rest van het kraakbeen ook sneller weg. En dat
in vitro testen. Aan onze kant doen we de testen bij
levert wel pijn op, omdat het onderliggende bot – dat
paarden. Gelukkig is het bij paarden veel makkelijker
wél heel goed van zenuwen voorzien is, en dus heel
om allerlei dingen te meten dan bij klassieke proef-
gevoelig – dan bloot komt te liggen.
kunstklep geïmplanteerd krijgen. Maar een mechanische kunsthartklep vergt
levenslang gebruik van medicijnen en een klepprothese van dierlijk materiaal
slijt snel. Beide kleppen groeien bovendien niet met de patiënt mee. Carlijn
Bouten werkt aan een alternatief: een implantaat dat na plaatsing lichaamseigen cellen aantrekt en daarvan zelf een nieuwe hartklep vormt.
dieren als een muis of rat. We maken dan een klein
Een nieuw soort implanteerbare hartklep die lijkt
defect in het kraakbeen, waarna het paard de interventie met het geprinte biomateriaal krijgt. Vooraf,
gedurende de proef en achteraf onderzoeken we het
paard grondig. We zetten het bijvoorbeeld op een
loopband, waarbij we precies kunnen meten hoeveel
“Als we erin zouden slagen echt
goed kraakbeenweefsel aan te
maken, dan staan we zo op de
rol voor de Nobelprijs.”
op een echte klep is hard nodig. De kunstmatige
Dit onderzoek biedt ook perspectief voor mensen
met gewrichtsproblemen. Hoe groot is de stap
van paard naar mens?
1 Het hart pompt
onafgebroken bloed
rond in het lichaam.
exemplaren die nu worden gebruikt voor implantatie hebben behoorlijke nadelen. Carlijn Bouten,
hoogleraar Biomedische technologie aan de
“Aan het begin van ons onderzoek hebben we
Technische Universiteit Eindhoven legt uit: “Een
gekeken naar de dikte, samenstelling en andere
mechanische prothese leeft niet. Die is gemaakt
eigenschappen van kraakbeen van verschillende
van kunststof en metaal, en kun je horen tikken.
Wat erger is: deze kleppen slaan de bloedlichaam-
dieren. We hebben wel 120 dieren vergeleken van
58 zoogdiersoorten – dieren die in de dierentuin
doodgaan, komen namelijk bij ons voor analyse.
Wat bleek: het kraakbeen van veel dieren zwaarder
dan een kilogram is heel vergelijkbaar. En van een
2 Door een slecht functionerende hartklep moet
het hart te hard werken.
Uiteindelijk is dat funest.
pjes kapot. Je moet daarom je leven lang medicijnen
slikken tegen trombose. Maar met zulke bloedverdunners zijn bloedingen lastig te stoppen. Kortom:
de kwaliteit van leven gaat voor een patiënt wel
kracht het zet op de grond, wat de hoeken in de
paard en een mens ligt het type kraakbeen zeer dicht
omhoog, maar eigenlijk krijg je een aandoening
gewrichten zijn, of welk been kreupel is. Met came-
bij elkaar. Als reparatie bij het paard lukt, dan lukt
erbij.” Een biologische klep van een donor(dier) is
ra’s kunnen we de hele beweging analyseren. En
het bijna vanzelfsprekend ook bij de mens. Daarom
met een soort kijkoperatie kunnen we zelfs visueel
kunnen we ook hecht samenwerken met onderzoe-
volgen of en hoe het kraakbeen zich herstelt.
kers aan de humane kant, van het UMC Utrecht.
Biomarkers in de gewrichtsvloeistof vertellen ons
Doelsoort voor dit onderzoek is niet alleen het
of er een ontsteking is opgetreden, en of er extra
paard, maar ook de mens.”
collageen is aangemaakt of afgebroken.”
evenmin ideaal, omdat je die na zo’n vijftien jaar
3 De tissue engineerd
kunsthartklep wordt op
de plek van de defecte
lichaamseigen hartklep
geplaatst.
moet vervangen. Voor jonge patiënten betekent
dat een reeks risicovolle operaties, want voor deze
groep – zesduizend Europese kinderen per jaar
hebben een nieuwe hartklep nodig – worden er
geen kunstkleppen op maat worden gemaakt.
Donorkleppen zijn bovendien schaars.
118
119
NIRM
NIRM
Design je eigen hartklep
4 De kunstklep wordt
gemaakt van afbreekbaar
materiaal.
Dat moet anders kunnen, dachten Bouten en col-
bevorderen door monocyten (een type witte bloed-
lega’s. Al eerder werkten zij aan een nieuw type, in
cel) uit het bloed aan te trekken. De cellen vormen in
het lab opgekweekte tissue-engineered kunsthart-
de mal van de scaffold dan langzaam maar zeker een
klep. “Hartkleppen gaan honderdduizend keer per
sterk weefsel. Al eerder slaagden de Eindhovense
dag open en dicht. Het idee is dat levende kleppen
wetenschappers erin om met die methode bloed-
een stuk beter functioneren. Ze slijten niet, en zijn
vaten te vervangen.
Waar in het lab van Bouten de “in vivo-situatie”
5 Ingezoomd op het
materiaal – een soort
plastic – blijkt dat je er
allerlei stoffen aan zou
kunnen ophangen.
wordt nagebootst, kun je ook de omstandigheden
van een ziek of oud lichaam simuleren. Bij mensen
met diabetes gaat het genezen van een wond bijvoorbeeld langzamer dan bij gezonde mensen, dus
daar moet rekening mee worden gehouden bij de
bouw van de hartklep. En cellen van oude mensen
‘self-healing’. Ze passen zich aan aan nieuwe om-
hebben andere eigenschappen dan die van jonge
standigheden, zoals bijvoorbeeld een verhoogde
bloeddruk. Via tissue-engineering kun je levende
prothesen bouwen, en we wilden dat ook voor
De scaffold
hartkleppen doen.”
Het implantaat, de scaffold die de basis vormt voor de
hartklep, bestaat uit draadjes biologisch afbreekbare
Een leven lang
polymeren van een duizendste millimeter dun. Biotech-
Met zo’n tissue-engineered klep, gemaakt uit
nologiebedrijf Xeltis bouwt die scaffolds. “Ongeveer
lichaamseigen cellen, vang je de nadelen op van de
zoals je een suikerspin maakt”, vertelt Martijn Cox van
gebruikelijke kunstkleppen: geen trombose of afsto-
Xeltis. Met elektrische lading wordt een lange dunne
tingsverschijnselen, en levende tissue-engineered
draad om een mal van een harklep gesponnen, waar-
kleppen kunnen meegroeien met de patiënt en een
door een 3D-netwerk ontstaat waar lichaamscellen in
leven lang meegaan.
kunnen blijven haken.
6 De scaffold wordt
voorzien van moleculen
die monocyten – een
bepaald type witte bloedcellen – uitnodigen zich
in de scaffold te nestelen.
mensen.
De scaffoldmethode biedt mogelijkheden om ook
lastiger omstandigheden het hoofd te bieden, door
in de scaffold extra hulpstoffen aan te brengen.
Bouten en collega’s willen voor een aantal belangrijke patiëntgroepen uitzoeken welke extra’s goed
7 Door de lokstoffen
koloniseren witte bloedcellen de scaffold.
werken. “Maar natuurlijk kan beschadiging van de
hartklep ook opnieuw voorkomen. We moeten voor
bijvoorbeeld diabetes dus bepalen of deze techniek
wel of niet geschikt is”, zegt Bouten.
Schapen
Maar een in het lab gekweekte hartklep heeft ook
De volgende halte voor deze behandeling is proef-
nadelen. Het is niet duidelijk van wie de hartklep
8 Door de aanwezigheid
van de witte bloedcellen
wordt de scaffold
langzaamaan verstevigd
met collageen.
eigenlijk is – de onderzoekers, de patiënt, of de arts?
Speciale groepen
Een infectie is gauw opgelopen. Bovendien: de kweek
Mechanisch lijkt de klep al goed te werken. De uit-
kost ruim acht weken en is erg duur. Daarom zijn de
daging is om de klep in het lichaam precies het goede
Eindhovense onderzoekers een andere weg ingesla-
weefsel te laten groeien. Een hartklep moet sterk
gen: het implanteren van een levenloze steiger -
zijn, maar tegelijk flexibel. Hij moet de juiste vorm
proefdieren voor ze bij mensen toegepast kan worden.
een scaffold, in jargon – die zich in het lichaam zelf
krijgen. En de afbraak van de scaffold moet niet te
De ideale kandidaat is daarvoor al gevonden: het
ontpopt tot een volledig functionerende hartklep.
snel of te langzaam gebeuren. “Dat proces moeten we
nog finetunen”, zegt Bouten. En dat gebeurt buiten
dieronderzoek. Hoewel het humaan modelsysteem
in zekere zin nog complexer is dan een proefdier – je
kunt er immers de situatie van een zieke patiënt mee
simuleren – moet de techniek aantoonbaar werken bij
schaap, waar eerder al in het lab gekweekte kleppen
9 Terwijl de scaffold
wordt afgebroken, neemt
lichaamseigen weefsel
de functie over.
op werden getest. Die dieren zijn namelijk het worst-
Hulpstoffen
het lichaam, in het Eindhovense lab. De scaffolds
Het principe is simpel: neem een stevig, maar
worden in een bioreactor geplaatst waarin ze worden
poreus plasticachtig materiaal dat in het lichaam
voorzien van stromend kunstbloed, om de situatie
afbreekbaar is, implanteer het, en laat het lichaam
in het lichaam zo goed mogelijk na te bootsten. Een
“kweken”, dan zal het zeer waarschijnlijk ook bij
die scaffold zelf opvullen met eigen cellen. Bouten:
“humaan modelsysteem”, noemen de onderzoekers
de mens lukken.
“Het lichaam kan heel goed zelf weefsel maken.
het. Bouten: “We moeten nog veel testen. Je wilt
Kijk maar naar de reparatie van een wond. Een ont-
weten hoe snel het weefsel groeit, en hoe je de
steking zet het lichaam aan tot reparatie. Het enige
afbraak van het scaffoldmateriaal aan- of uitzet. Een
wat je hoeft te doen, is dat proces in goede banen
scaffold heeft bepaalde eigenschappen, maar als het
leiden.” De groep van Bouten begeleidt het groei-
weefsel erin groeit veranderen die. Zie het als een
proces, door bijvoorbeeld aan de scaffold bepaalde
Ikea-test: je moet zeker weten dat de klep uiteinde-
is voor de onderzoekers de stap naar een eerste
actieve moleculen toe te voegen die de genezing
lijk kan en volhoudt waar die voor bedoeld is.”
klinische studie mogelijk.
120
10 Het lichaam heeft
de oude, defecte klep
vervangen door nieuw
materiaal.
case-scenario, vanwege de snelheid waarmee bij
hen de hartklep kan verkalken. Als het lukt om in
de schapen een werkende gezonde hartklep te
Die laatste fase, de scaffold implanteren bij mensen
met een slecht functionerende hartklep, laat nog
even op zich wachten. Maar wanneer de klep twee
jaar goed bij een schaap blijkt te functioneren,
121
NIRM
Inter view
NIRM
tekst: Elles Lalieu beeld: UMC Utrecht
Een duwtje in
de richting van
bot of kraakbeen
122
Stamcellen zijn cellen die nog van
alles kunnen worden. Maar hoe
bepalen die cellen wat ze uiteindelijk
worden? Daar krijgen we steeds
meer inzicht in. Binnen NIRM is in
verschillende groepen geprobeerd
om stamcellen bot of kraakbeenweefsel te laten worden. En dat
lukt al vrij aardig.
123
NIRM
NIRM
Een duwtje in de richting van bot of kraakbeen
Vorige pagina's: Klein stukje geprint materiaal in een petrischaaltje.
Celbioloog Clemens van Blitterswijk promoveerde in
kunnen we helaas nog niet. Maar ik zie dit wel als
de jaren tachtig van de vorige eeuw op de ontwikke-
een proof of concept. We kunnen op een makkelijke
ling van keramische gehoorbeentjes. Inmiddels is hij
manier een grote hoeveelheid gehoorbeentjes maken
hoogleraar Regeneratieve geneeskunde aan de Uni-
en dat zal weinig kosten. Want dat is wel één van de
versiteit van Maastricht. In de afgelopen dertig jaar
uitdagingen van de regeneratieve geneeskunde: we
heeft hij een hoop onderzoek gedaan op het gebied
kunnen van alles maken, maar als het onbetaalbaar
van weefselregeneratie: het maken van natuurlijke
is heeft natuurlijk niemand daar iets aan.”
De bioprinter zoals hij in
de biofabrication facility
staat. De printer wordt
niet alleen gebruikt voor
orthopedisch onderzoek, maar is breed
inzetbaar.
weefsels om kapotte onderdelen in het lichaam te
kunnen vervangen.
Topochip
De stijgbeugel van kraakbeen is een praktisch voor-
“Binnen mijn onderzoeksgroep is nu het kleinste
beeld, waar heel wat onderzoek aan vooraf is gegaan.
gehoorbeentje, de stijgbeugel, gemaakt van kraak-
Stamcellen groeien op verschillende oppervlakken,
been”, vertelt van Blitterswijk enthousiast. “In het
maar niet op elk oppervlak op dezelfde manier. De
oor is zo’n gehoorbeentje van bot gemaakt en dat
vorm en structuur van zo’n oppervlak bepalen hoe
een stamcel zich gedraagt en tot welk type cel hij
Richtte de Topochip zich nog op individuele cellen,
uiteindelijk uitgroeit. Om de relatie tussen het
inmiddels heeft van Blitterswijk ook een systeem
oppervlak en het gedrag van cellen te kunnen
ontwikkeld om miniorgaantjes te kunnen kweken
onderzoeken ontwikkelden van Blitterswijk en zijn
op verschillende structuren. “In het laboratorium
team de Topochip, een chip met ruim tweeduizend
wordt veel gebruik gemaakt van 96-wells platen”,
verschillende oppervlaktestructuren.
vertelt hij. “Daarmee kun je 96 condities in één keer
testen. Wat wij gedaan hebben, is de bodem van
Op de chip worden stamcellen gezaaid, die zich ver-
elk van die vakjes bedekken met 580 kleine micro-
volgens hechten aan één van de structuren. Cellen
kweekbakjes. Op een hele plaat kun je dan 50.000
lijken de structuur waar ze op zitten te “lezen”,
micro-orgaantjes kweken.”
net zoals blinden braille kunnen lezen. Stamcellen
specialiseren zich, afhankelijk van de structuur, in
Bouwblokken
een bepaalde richting. Op het ene oppervlak worden
Boven op de microkweekbakjes bevindt zich een
ze bijvoorbeeld spiercellen, op het andere oppervlak
laagje gel waar stamcellen op gezaaid worden. Van
botcellen.
Blitterswijk: “Op die gel kunnen de cellen niet hechten, dus zakken ze door de gel naar beneden, in het
Kraakbeencellen in een microkweekbakje. De cellen klonteren samen
en vormen zo uiteindelijk de bouwblokjes voor micro-orgaantjes.
124
De structuren op de chip zijn combinaties van drie
kweekbakje. Daar gaan de cellen samenklonteren en
basisvormen: een cirkel, een rechthoek en een drie-
vormen ze uiteindelijk een bolletje dat ongeveer een
hoek. De Topochip bevat ruim tweeduizend structu-
tiende millimeter groot is. Die bolletjes kunnen we
ren, maar er zijn in totaal 158 miljoen combinaties
oogsten en bij elkaar brengen in een grotere mal.
mogelijk. Al die combinaties zijn opgeslagen in een
Wat je dan krijgt is een puzzelstuk van ongeveer één
bibliotheek. Stel dat structuren met een cirkel heel
millimeter groot. Zo’n puzzelstuk kan gebruikt wor-
geschikt zijn om stamcellen te laten omvormen tot
den als bouwblok, op weg naar weefselvervanging.”
botcellen. Dan kunnen de onderzoekers een nieuwe
Door verschillende celtypen bij elkaar in een kweek-
chip maken met allerlei verwante cirkelstructuren om
bakje te brengen, wordt het mogelijk om complexe
te achterhalen welk oppervlak het beste stimuleert.
weefsels te maken. Bijvoorbeeld een stukje bot of
125
NIRM
NIRM
De bioprinter aan het werk. Laagje voor laagje
wordt het materiaal neergelegd.
Een duwtje in de richting van bot of kraakbeen
dunne voor de vorming van kraakbeen. Door het
een spiercel wordt en het andere moment een bot-
weefsel te printen in combinatie met steunmateria-
cel? Malda: “Dat inzicht krijgen we steeds meer.
len kan hij er ook al vormen van maken, zoals bij-
Maar het is nog niet zo dat een stamcel in iedere
voorbeeld schijfjes of buisjes. Die vooruitgang maakt
situatie bot vormt, als jij dat graag zou willen.”
de geprinte implantaten klaar voor een eerste test.
Volgens van Blitterswijk beginnen we nu pas te
Malda en zijn team probeerden de gehele schouder
begrijpen hoe het werkt. “We zien nu hoe cellen
van een konijn te vervangen door geprint weefsel.
reageren. Als we de mini-orgaantjes bijvoorbeeld
Of dat is gelukt, blijft nog even spannend. De resul-
in de vorm van een driehoek kweken, zien we in de
taten worden in de komende maanden geëvalueerd.
punten hoge concentraties bloedvaatjes. Waarom?
De volgende vijf jaar is er nog financiering voor dit
Omdat daar een hoge concentratie van de groeifactor
onderzoek. Deze gewrichtsvervangende experimen-
VEGF is, en dat is nodig voor bloedvatvorming. Maar
ten krijgen dus zeker een vervolg.
waarom is die hoge concentratie groeifactor juist
daar? Dat soort mechanismen hopen we de komende
De groep van Malda is steeds beter in staat om ver-
vijf jaar te gaan ontrafelen. En pas daarna kunnen we
schillende weefsels te maken. Maar begrijpen ze nu
het gedrag van een stamcel ook echt voorspellen.”
ook precies waarom een stamcel het ene moment
kraakbeen met bloedvaten. Tijdens het NIRM-
in leven blijven. In de hydrogel wordt een ideale
project is zo’n gekweekt bouwblokje onderhuids
omgeving voor de cellen gecreëerd.
geïmplanteerd bij muizen. Bij deze dieren vormt
zich vervolgens bot, op een plaats waar normaal
“Die hydrogel is slap, een beetje gelatine-achtig”,
gesproken geen bot voorkomt.
vertelt Malda. “Daar kun je natuurlijk niet op lopen,
dus hebben we binnen het NIRM-project geprobeerd
Fleecetrui
om er slimme dingen mee te doen zodat het materi-
Een stap verder is om met levende celblokjes hele
aal meer stevigheid krijgt. We probeerden de gel
weefsels te printen. Bioprocestechnoloog Jos Malda
eerst te printen op een raster van dikke vezels, een
zag in het bioprinten een aantal jaar geleden een
soort gewapend beton.” Dat was wel stevig, maar er
kans die hij met beide handen heeft aangegrepen.
was relatief veel van die bewapening nodig waardoor
En met succes. Het UMC Utrecht beschikt inmiddels
het implantaat niet meer echt flexibel was. De vezels
over een aparte biofabrication facility, die helemaal
moesten dus dunner. Malda: “We slaagden erin om
gericht is op het 3D-printen.
dunne vezels te maken, vergelijkbaar met de vezels
In het lab van Van
Blitterswijk werd de
stijgbeugel, één van de
gehoorbeentjes, gemaakt
van kraakbeen. De stijgbeugel is normaal van
bot, dus dit gekweekte
exemplaar is niet functioneel. Maar het laat wel
zien dat je relatief makkelijk veel gehoorbeentjes
kunt maken.
van een fleecetrui. Die dunne vezels zijn op zich niet
Maar wat maakt de bioprinter dan zo geschikt
stevig, maar dat verandert als je ze samen met de
voor het repareren van kraakbeendefecten?
hydrogel print. De krachten die op de vezels komen
Natuurlijk kraakbeen heeft een gelaagde structuur
te staan, houden de hele constructie bij elkaar. Eén
en juist die structuur kun je met een 3D-printer
plus één is in dit geval geen twee, maar vijftig.”
heel mooi neerleggen. Als “inkt” gebruikt Malda
een hydrogel gevuld met stamcellen, kraakbeen-
Mechanismen ontrafelen
vormende cellen of een combinatie van beide,
Malda maakt nu implantaten met een combinatie
aangevuld met groeifactoren. De cellen in de gel
van dikke vezels en dunne vezels. De dikke vezels
moeten gedurende het printproces en ook daarna
zijn meer geschikt voor de vorming van bot, de
126
127
NIRM
NIRM
Case study
tekst: Rineke Voogt beeld: Marijn Vlaming
Hoe effectief medicijnen tegen een
aandoening zijn, verschilt sterk van
patiënt tot patiënt. Door stamcellen
Soms is het onduidelijk wat een medicijn zal uit-
gen in de stamcel te vervangen door een gezond gen.
richten bij een patiënt. De werking van een medicijn
Dat biedt perspectief voor een mogelijke behande-
tegen darmkanker is bijvoorbeeld afhankelijk van de
ling van de ziekte.
genetische eigenschappen van de tumor en die zijn
vanaf de buitenkant niet te zien. Om beter te voor-
Bestaande medicijnen testen op opgekweekte cellen
spellen hoe een patiënt reageert zou je het medicijn
van een patiënt zorgt voor medicatie op maat. Een
nemen en op te kweken, kun je
eerst moeten testen op cellen van de patiënt zelf
volgende stap is dan het testen van een nieuw medi-
die medicijnen vooraf testen op
zonder dat de patiënt daar last van heeft, bedachten
cijn in een kweekbakje. Dat is precies wat Pluriomics
Hans Clevers en collega’s bij het Hubrecht Instituut
doet. Het biotechnologiebedrijf focust daarbij op
(onderdeel van de Koninklijke Nederlandse Akade-
het hart. De hartspiercellen die de onderzoekers
mie van Wetenschappen). Blijkt dan dat een zware
opkweken uit zogenoemde induced pluripotent
chemobehandeling geen kans van slagen heeft, dan
stem cells helpen om de effecten van medicijnen
kun je de patiënt die zinloze behandeling besparen.
op het hart te onderzoeken. De cellen gedragen zich
uit het lichaam van de patiënt te
hun werkzaamheid of risico – met
uiteindelijk effectievere medicatie
voor de patiënt.
Bouw een
testkit
op maat
Hartspiercellen, gekweekt uit menselijke stamcellen, in een
zogenoemde “multi-electrode array”-plaat. Met elektroden kan
het effect van medicijnen op de contractie van de hartspiercellen
gemeten worden.
bijna identiek als in het lichaam. “Je kunt ze zien
Voor zo’n op maat gemaakte testkit haal je een klein
samentrekken, ‘kloppen’, zegt onderzoekster Marijn
beetje weefsel weg uit de patiënt, en kweek je het
Vlaming van Pluriomics. “Met een afgeleide van een
op tot mini-orgaantjes waarop je de medicijnen
ECG kunnen we daardoor zien of een stof bijvoor-
kunt uitproberen. In het lab van Clevers ontdekten
beeld hartritmestoornissen veroorzaakt.”
ze hoe dat moet; stamcellen uit de patiënt kun je
met bepaalde groeifactoren aanzetten tot verme-
Er zijn verschillende toepassingen voor zo’n test-
nigvuldiging en specialisatie (zie ook Leverschade
orgaantje. Vooral voor medicijnen in ontwikkeling
herstellen met eigen cellen). Daardoor kweek je een
zijn ze erg relevant, zegt Vlaming. “Veel medicijnen,
zogenoemde organoïde die niet alleen een vergelijk-
bijvoorbeeld tegen kanker, vormen een risico voor
bare vorm en functie, maar ook dezelfde genetische
het hart. Nu wordt de veiligheid vaak getest in dier-
code heeft als het originele orgaan.
modellen, maar wat voor een hondenhart gevaarlijk
is hoeft dat voor een mens niet te zijn en andersom.
Samentrekkende hartspiercellen die zijn gekweekt
uit humane stamcellen in een klein kweekbakje.
“Die organoïden in een bakje kun je blootstellen
Met deze test bouw je meer zekerheid in. We zien
aan medicijnen, om vervolgens te kijken wat er
nu al dat deze technologie ingezet wordt om dier-
gebeurt”, vertelt Rob Vries. Hij is managing director
proeven te vervangen, maar het kan nog wel even
van de stichting HUB, die is opgericht door het
duren voordat proefdieren volledig overbodig zijn.”
Hubrecht Instituut om op grote schaal medicijnen
te testen en beter te begrijpen waarom patiënten er
Omdat zulke testorgaantjes zo breed inzetbaar zijn,
zo verschillend op reageren. Dat gebeurt nu nog op
ontwikkelt Pluriomics voor onderzoekers momen-
onderzoeksniveau: een arts schrijft een behandeling
teel een “gereedschapskist” waarmee ze zelf tests
voor aan een patiënt, en Vries en collega’s proberen
kunnen uitvoeren op eigenhandig gekweekte
aan de hand van het celmateriaal van de patiënt een
hartspiercellen. Vlaming: “Dat is handig, want
voorspelling te doen. “Als we erin slagen consequent
academici willen het vaak graag zelf doen. En het
correct te voorspellen, kunnen we in de toekomst
is alleen maar goed als de methode veel wordt
daadwerkelijk advies gaan geven.”
gebruikt, want dat resulteert in een snellere en
bredere acceptatie van de technologie.”
Voor aandoeningen als taaislijmziekte blijkt medicijMicroscoopopname van de structuur van hartspiercellen
gekweekt uit menselijke stamcellen. Deze sarcomeerstructuur
wordt door hartspiercellen gebruikt om te kunnen samentrekken
en is opgebouwd uit de eiwitten myosine (rood) en actine (groen)
die elkaar overlappen.
128
nen testen op organoïden ook een handige manier.
Hubrecht-onderzoekers slaagden er bij opgekweekte
minidarmpjes van een patiënt met taaislijmziekte
bovendien in de ziekte te genezen door het defecte
129
NIRM
Beeldreportage
NIRM
tekst: Elles Lalieu
Stamcellen
overleven op
synthetische
hydrogel
Het ziet eruit als een landschap uit een sciencefictionfilm, maar dit is een detail van een natuurlijke extracellulaire matrix. Scheikundige Patricia
Dankers probeerde deze matrix synthetisch na te
maken met als doel om er stamcellen op te laten
groeien. In het laboratorium groeien stamcellen
nu op een natuurlijke hydrogel, matrigel genaamd.
Omdat voor de bereiding daarvan tumorweefsel uit
muizen nodig is, kan deze hydrogel echter nooit in
de kliniek toegepast worden. Dankers: “Matrigel
bevat ongeveer tienduizend verschillende componenten. De truc is om de juiste componenten te
identificeren en die synthetisch na te maken.
Vijf jaar geleden dachten we dat we dat wel ‘even
zouden doen’, maar dat valt toch tegen.”
Het idee was om met kleine bouwblokjes een
grotere structuur te maken, die door waterstofbruggen bij elkaar wordt gehouden. Dankers ontwikkelde samen met het onderzoeksteam bouwsteentjes gebaseerd op de ureido-pyrimidinone (UPy)
groep. Door andere moleculen aan de bouwsteentjes te koppelen, ontstaan verschillende UPy-blokjes
met uiteenlopende functies. Door de bouwsteentjes
te mengen ontstaat een bioactieve hydrogel.
In de afgelopen jaren hebben de onderzoekers een
structuur gemaakt waar drie of vier UPy-blokjes
aan toegevoegd kunnen worden. Dankers: “De
stamcellen overleven en dat is op zich al bijzonder,
want er zijn al veel synthetische gels gemaakt
waarin ze gewoon doodgaan. Maar het zal nog
wel jaren duren voordat we een synthetische gel
hebben waarin we gedrag van stamcellen volledig
kunnen controleren.”
130
131
NIRM
Infographic
NIRM
tekst: René Rector beeld: Parkers
Herstellen met stamcellen
Als een orgaan defect is, kun je
weer ingespoten in het lichaam,
reageren groot is. De ene hartpati-
proberen om het hele orgaan in
waar ze de functie oppakken die
ënt of kankerpatiënt heeft enorm
een kweekfles of met een printer
het lichaam zelf niet meer kan
baat bij het medicijn, terwijl de
Lichaamsmateriaal buiten het lichaam opkweken om ermee te knutselen
opnieuw te maken. Maar dat is
vervullen. Het klinkt eenvoudiger
ander niet reageert of zelfs schade
spreekt tot de verbeelding. Maar er kan meer met stamcellen. Soms is
niet bij alle weefsels nodig. Soms
dan het is. Elke stap in het proces
ondervindt van het medicijn. Bij
volstaat het om op de plek van het
is uitdagend. Vind, om te begin-
zulke geneesmiddelen zou je als
het niet nodig om hele transplantaten te bouwen. Stamcellen zijn van grote
defect iets nieuws te kweken.
nen, maar eens de juiste stamcel-
arts eigenlijk op voorhand willen
waarde voor patiënten, ook als ze niet teruggeplaatst worden.
Maar hoe doe je dat?
len. En kweek ze daarna maar eens
weten of wat je voorschrijft ook
In de basis start dit soort onder-
in een petrischaaltje. Wellicht de
gaat helpen.
zoek op dezelfde manier als de
ingewikkeldste uitdaging is nog
Dat wordt steeds beter mogelijk.
tissue engineers doen: ergens uit
om zeker te weten dat je ze veilig
Onderzoekers zijn in staat om
het lichaam worden stamcellen
terug kunt plaatsen. Dat laatste is
met behulp van stamcellen
weggehaald. Buiten het lichaam
niet altijd nodig.
patiënt-eigen weefsel te kweken
worden deze stamcellen opge-
Er zijn verschillende aandoenin-
buiten het lichaam. Zo’n kweek
kweekt, waarna de onderzoekers
gen waar al medicijnen voor
dient dan als ‘proefkonijn’ om
ze laten differentiëren in de juiste
bestaan, maar waarbij de variatie
te voorspellen welk effect het
soort cellen. Die worden daarna
in hoe patiënten op die medicijnen
geneesmiddel heeft.
1 Een arts neemt stamcellen
weg uit het lichaam.
3a Na differentiatie worden
de gezonde cellen weer bij de
patiënt ingespoten, waar ze
zich verder kunnen vermenigvuldigen. Het grote voordeel:
het zijn lichaamseigen cellen,
dus de patiënt krijgt geen last
van afstotingsverschijnselen.
132
2 De stamcellen
3b Het gekweekte weefsel
worden buiten het
lichaam gekweekt,
tot er voldoende
van zijn.
dient als testmedium om te
kijken hoe de patiënt op een
medicijn reageert. Dit is zinnig
als de reacties van patiënten
op het medicijn erg variëren
of als het medicijn schadelijk
kan zijn.
Test
Test
medium A
medium B
133
NIRM
Inter view
NIRM
tekst: Rineke Voogt beeld: René den Engelsman
Nooit meer
droge
beschuitjes
Leven zonder goed werkende speekselklieren is knap vervelend.
Maar reparatie is zo makkelijk nog niet. Rob Coppes van het
Universitair Medisch Centrum Groningen zoekt naar een
oplossing: het kweken van speekselklierstamcellen.
om speekselklieren te herstellen. Dat gaat met stam-
stamcel zich gedroeg als een stamcel. En: hoe kon-
celtherapie. “Het is eigenlijk dezelfde methode als
den de onderzoekers er meer van maken? Dat waren
beenmergtransplantatie”, vertelt Coppes. “Gezonde
de lastige noten die de groep van Coppes moest
cellen weghalen bij de patiënt, die cellen opkweken
kraken. Groeifactoren (lichaamseigen chemische
om ze later terug te zetten. Zo krijgt de patiënt
stoffen die de celgroei bevorderen) bleken een
gezond, lichaamseigen materiaal terug.”
belangrijke rol te spelen, maar het vinden van de
juiste groeifactoren was een hele klus.
Altijd een droge mond, niet goed kunnen praten
Dat zijn zo’n vierhonderd patiënten per jaar. Die
en slikken, beschadigde tanden, slaapverlies: een
lopen hierdoor xerostomie (drogemondsyndroom)
gebrek aan speeksel levert nare klachten op. Voor
op. Marijke Baks is een van hen: sinds ze in 2007
mensen die bestraald moeten worden vanwege een
bestraald werd, is haar speekselproductie vrijwel vol-
tumor in het keel- of hoofdgebied zijn die klachten
ledig gestopt. “Je moet er echt mee leren leven: dat je
echter vaak realiteit. De straling die de tumor moet
bijvoorbeeld met je mond dicht loopt, omdat anders
bestrijden, beschadigt bij hen ook de gezonde
je mond te droog wordt. Zingen gaat niet meer. En
De stamcellen kunnen regelrecht uit de speeksel-
gezonde stamcellen te oogsten. Bij deze aandoening
speekselklieren. Speekselklieren, die onder andere
vooral ’s nachts is het rampzalig, want ongemerkt lig
klieren van de patiënt worden gehaald. Voorafgaand
is dat geen probleem: voordat een patiënt bestraald
onder het oor en onder de tong zijn te vinden, zijn
je veel met je mond open.” En daar blijft het niet bij.
aan de bestraling zijn die nog intact. Een klein sneetje
wordt, kan de arts al bepalen of er kans is op droge-
erg gevoelig voor straling. Het is een naar bijeffect
Sporten is zonder kunstspeeksel niet te doen, intimi-
onder het oor is al genoeg om een biopt te nemen.
mondsyndroom. De radiotherapeut kan met behulp
van bestraling, zegt Rob Coppes, hoogleraar Radio-
teit wordt lastiger en warm weer is ook vervelend:
Coppes: “Je kunt natuurlijk niet een hele klier weg-
van een CT-scan precies voorspellen hoeveel straling
therapie aan het Universitair Medisch Centrum
als je te veel water drinkt, krijg je daardoor juist een
halen – er is een beperkte hoeveelheid cellen die je
er op welke plekken komt. Lijkt er kans op bescha-
Groningen (UMCG). Speeksel is essentieel voor de
droge mond. Je moet je leven erop aanpassen, vertelt
kunt oogsten. Maar we hebben een manier gevonden
diging van de speekselklieren, dan kan de arts
gezondheid van de mond en voor praten en slikken.
Baks. “Eten is lastig, het moet altijd smeuïg zijn.
om buiten het lichaam in zeven weken vanuit een
besluiten een biopt te nemen van de speekselklier
“Probeer maar eens twee beschuitjes zonder beleg
Ik eet zelf veel stamppot. En als ik een boterham
stamcel zesduizend stamcellen te kweken.”
om stamcellen te oogsten. Tijdens de bestralings-
achter elkaar op te eten – zo voelt het om te moeten
eet, moet bij elke hap een slok drinken.”
“Het principe werkt,
maar er zijn nog
wat haken en ogen.”
Het onderzoek van het team van Coppes is het eerste
stamcelonderzoek voor speekselklieren. Het verschilt van onderzoek aan andere organen: vaak is
het orgaan al aangetast door ziekte op het moment
dat je gaat behandelen, en is het moeilijk om
periode van de patiënt kunnen de cellen opgekweekt
Dat het mogelijk was de stamcellen van speeksel-
worden, zodat ze na afloop terug in de patiënt hun
Hoewel er lapmiddeltjes zijn – kunstspeeksel, of
klieren op te kweken, was volgens Coppes duidelijk:
werk kunnen doen.
Ongeveer veertig procent van de mensen die
altijd een flesje water bij de hand houden – is er nog
“Als je twee weken kauwgom kauwt, groeien je
bestraald worden in het hoofd-halsgebied krijgt te
geen oplossing voor patiënten met drogemondsyn-
speekselklieren ook.” Maar om dat in het lab na
“Bij muizen is het al een succes”, zegt Coppes.
maken met defecte speekselklieren, schat Coppes.
droom. Coppes zoekt met zijn team naar een manier
te bootsten, bleek moeilijk. Wat maakte dat een
Muizen waarvan de speekselklieren beschadigd
eten zonder speeksel.”
134
135
NIRM
NIRM
Nooit meer droge beschuitjes
Case study
tekst: Elles Lalieu beeld: Riosafari
Maak je eigen
onderzoeksmateriaal
waren door bestraling, kregen de gekweekte cellen
ingespoten in hun speekselklieren. Na ongeveer een
maand verspreidden de cellen zich over de hele klier.
“Je kunt aan de buitenkant goed zien of het gelukt is.
Muizen maken zichzelf schoon met hun speeksel,
dus aan een glanzende vacht zie je dat de speekselFOTO: MARTTI MAIMETS
klieren het goed doen.”
Het terug spuiten van de cellen moet wel op de
goede plek gebeuren. Speekselklieren hebben de
vorm van een tros druiven, vertelt Coppes: de stamcellen zitten in de ‘takjes’, en de ‘druiven’ bevatten
de werkende cellen die het speeksel maken. De
stamcellen moeten dus in de takjes terecht komen,
om zich vanaf daar uit te breiden en te specialiseren
Microscoopopname van een speekselklierorganoïde uit het lab van
Rob Coppes (UMCG). De kleuren wijzen op verschillende typen cellen,
met in het blauw de celkernen.
in speeksel producerende cellen. Bij muizen is dat
Zelf materiaal kweken was voor Gribnau de enige
manier om onderzoek te doen. “We willen het
keuzeproces bij X-chromosoom-inactivatie beter
begrijpen en voorspellen”, vertelt Gribnau. Aan
uitgerijpte cellen van patiënten heb je dan niet veel.
“In die cellen is het proces van inactivatie al geëindigd. Door zelf nieuwe cellen te maken, kunnen
we terug naar het begin van het leven.” Voor het
maken van IPS-cellen uit huidcellen werd een speci-
Gribnau deed onderzoek aan ziekten waarbij X-chro-
ale faciliteit opgezet. Met de gemaakte stamcellen
mosoom-inactivatie een belangrijke rol speelt, zoals
kunnen onderzoekers vervolgens van alles doen.
het Rett syndroom. Tijdens de embryonale ontwik-
Bijvoorbeeld: ze veranderen in hersencellen. Op
keling wordt bij vrouwen in iedere cel willekeurig
die manier wordt het mogelijk om per patiënt te
één van de twee X-chromosomen uitgeschakeld. Is
bekijken hoe zieke cellen zich gedragen en waarom
er een mutatie in X, dan hebben vrouwen dus zowel
ze zich zo gedragen.
zieke als gezonde cellen. De verhouding tussen de
een heel gepriegel, maar bij mensen zou je dat goed
kunnen controleren met een echoapparaat.
Sommige ziekten zijn lastig te onderzoeken,
simpelweg omdat er geen onderzoeksmateriaal
is. Ontwikkelingsbioloog Joost Gribnau van het
Erasmus Universitair Medisch Centrum past
een slimme truc toe. Hij maakt stamcellen
(IPS-cellen) uit huidcellen van patiënten, laat
deze vervolgens uitrijpen tot volwassen cellen
en creëert zo zijn eigen onderzoeksmateriaal.
er zijn nog wat haken en ogen.” Een bottleneck is
hoeveelheid zieke en gezonde cellen bepaalt hoeveel
Zeldzaam
bijvoorbeeld het medium waar de cellen in gekweekt
last een vrouw van zo’n aandoening heeft.
“De stamcellen deden het helaas niet zo mooi als
“En als ik een boterham
eet, moet ik bij elke
hap een slok drinken.”
worden. Dat is geschikt voor dierlijke cellen, maar
we vooraf hadden gehoopt, dus de afgelopen tijd zijn
nog niet goedgekeurd voor toepassing bij mensen-
we vooral bezig geweest om beide X-chromosomen
cellen. Het is lastig om daar een goedgekeurde ver-
actief te krijgen”, zegt Gribnau. Dat is gelukt en nu
vanging voor te vinden.
kunnen deze cellen eindelijk gebruikt worden om
Zover is het nog niet. Dat het principe werkt bij
Naast het kweken van de stamcellen op zich, hoopt
muizen, is een grote eerste stap. Ook speekselklier-
Coppes ook de juiste manier te vinden om de gehele
stamcellen van mensen, getransplanteerd naar mui-
organen op te kweken. Daarvoor gaat hij op zoek
Het onderzoek van Gribnau is fundamenteel, maar
zen met een onderdrukt immuunsysteem, deden
naar de juiste groeifactoren en omgeving waarin
wel van groot belang voor patiënten. “We kunnen nu
hun werk. Maar celtherapie mag niet zomaar, en de
speekselkliercellen zich tot een orgaan kunnen uit-
onderzoek doen aan ziekten waarbij voorheen geen
regels zijn streng, zegt Coppes. Hij verwacht dat het
breiden. Waar hij nu in staat is om kleine speeksel-
nog tenminste anderhalf jaar duurt voor de eerste
kliertjes van twee millimeter te laten groeien, wil hij
patiënt met deze methode kan worden geholpen.
in de toekomst proberen om grotere orgaantjes laten
“Het groeimedium moet goedgekeurd worden, je
groeien van lichaamseigen materiaal van de patiënt,
moet er zeker van zijn dat je niet onbedoeld tumor-
die dan in zijn geheel zouden kunnen worden terug-
cellen in de patiënt plaatst. Het principe werkt, maar
geplaatst en wellicht meteen functioneren.
Rett syndroom en andere X-chromosoom-gelinkte
136
ziekten te onderzoeken.
De vacht van de lapjeskat is een mooi voorbeeld van X-chromosoom
inactivatie. De genen voor vachtkleur, rood of zwart, zijn bij katten
gekoppeld aan het X-chromosoom. Bij vrouwelijke poezenembryo’s
wordt tijdens de ontwikkeling in iedere cel willekeurig één van de
twee X-chromosomen inactief. Soms wordt de kleur zwart uitgeschakeld en soms rood. Zo ontstaat het bekende lapjespatroon.
onderzoeksmateriaal voorhanden was, zoals bijvoorbeeld hersenziekten of heel zeldzame aandoeningen.
Door zieke cellen van patiënten te kweken, krijgen
we niet alleen meer informatie over het proces achter een ziekte. Het geeft ook de mogelijkheid om
nieuwe medicijnen of behandelingen te testen.”
137
Procesverslag
NIRM
NIRM
tekst: Elles Lalieu
Hart geeft nog niet alle geheimen prijs
Kapotte organen repareren, dat is de grote uitdaging
binnen de regeneratieve geneeskunde. En dat was ook de
uitdaging waarmee hoogleraar Christine Mummery begon
aan haar onderzoek naar het hart. Maar reparatie van
het hart met stamcellen bleek moeilijker dan gedacht.
En dus gooide Mummery het over een andere boeg.
FOTO: BEREND VAN DER MEER (LUMC)
2010
Om een synthetisch hart te
FOTO: BEREND VAN DER MEER (LUMC)
kunnen maken, moet je eerst alle
simpel idee: gezonde hartcellen
FOTO: GUIDO GERDING
Het onderzoek begint met een
klinkt makkelijk, maar het is een
enorme uitdaging. Een foetaal
hart bestaat voor zestig procent
uit kloppende hartcellen, maar bij
een volwassen hart is dat nog
maar dertig procent. Binnen de
kloppende hartcellen heb je ook
2011
Naast het proefdierprobleem
nog verschillende typen. De cel-
Samen met engineers gaan we op
speelt er nu ook een praktisch
len van de boezems zien er bij-
zoek naar de perfecte matrix voor
2007
2003
ratorium kunnen namaken. Dat
FOTO: RENÉ DEN ENGELSMAN
FOTO: RENÉ DEN ENGELSMAN
FOTO: CHRISTINE MUMMERY
celtypen van het hart in het labo-
probleem. Het hart is één bonk
2009
voorbeeld net iets anders uit dan
onze stamcellen. In het lichaam
spier. Hoe ga je gezonde hartcel-
We beginnen met frisse moed en
de cellen van de hartkamers.
groeien hartcellen op een zacht
len daar tussen krijgen? De stam-
met een nieuwe doelstelling: het
Daarnaast zitten er in het hart nog
substraat. Dat is een goede omge-
cellen komen niet zomaar overal.
maken van een synthetisch stukje
bloedvatcellen die het hart zelf
ving voor de cellen, dus dat heb-
maken uit stamcellen en deze
2004
Ik vergelijk het altijd met een
hart. Dat doen we natuurlijk niet
van zuurstof voorzien, bindweef-
ben we in het laboratorium ook
direct inspuiten in de hartspier.
Ons eerste idee blijkt moeilijk
kauwgombal. Als je daar een rode
zomaar. Een synthetisch hart
selcellen, die zorgen voor stevig-
nodig. We laten de cellen groeien
Het doel: hartfalen te voorkomen,
uitvoerbaar. Er is geen geschikt
kleurstof in spuit, wordt niet de
kunnen we gebruiken als test-
heid, en pacemakercellen, die het
op een synthetisch polymeer, een
bij patiënten die bijvoorbeeld net
proefdier voorhanden. De muis
hele kauwgombal rood, maar
model voor de ontwikkeling van
hartritme regelen.
beetje vergelijkbaar met silicone.
een hartinfarct hebben gehad en
is geen goed model voor hartziek-
slechts een klein stukje. En dat
medicijnen. We kunnen niet
Dat polymeer plaatsen we dan op
waarbij een deel van de hartspier
ten. Het muizenhart klopt ruim
werkt bij het hart net zo. Het
alleen hartcellen maken van
een chip met spiraalvormige elek-
niet meer werkt.
vijfhonderd keer per minuut, dat
inspuiten van losse cellen in de
gezonde personen, maar ook van
troden erin en een vacuüm eron-
van de mens maar zestig keer.
hartspier is dus geen succes. Een
patiënten met hartziekten. Sim-
der. De spiraalvormige elektroden
Bovendien gaat de hartslag van
tegenvaller, maar dat hoort ook
pelweg door niercellen te isoleren
vormen een soort reksysteem dat
een muis niet omhoog bij stress,
bij onderzoek doen. En we hebben
uit de urine en die in het labora-
de cellen in beweging brengt.
die van de mens wel. Het hart
door de experimenten wel veel
torium te behandelen, zodat ze
Door het vacuüm te veranderen,
van een varken is een beter
geleerd over het menselijk hart.
stamcellen worden. En wie weet
kun je de hartslag aanpassen. Zo
model, maar daarbij is het weer
kunnen we de synthetische stuk-
kunnen we zieke hartcellen testen
heel lastig om de afweer te onder-
jes hart in de toekomst ook inzet-
in rust, maar bijvoorbeeld ook
drukken, waardoor stamcellen
ten om een beschadigd hart te
bekijken wat er gebeurt als een
snel worden afgestoten.
repareren.
patiënt gaat sporten.
138
139
NIRM
De aanpak van Mummery werkt goed als testmodel,
maar is nog niet direct toepasbaar bij patiënten.
Celbioloog Marie José Goumans heeft een andere
tactiek: zij isoleert stamcellen uit het hart zelf en probeert deze vervolgens om te vormen tot functionele
hartcellen. Omdat de cellen afkomstig zijn van het
orgaan waar ze uiteindelijk ook weer naar terug
moeten, staat deze methode al dichter bij de patiënt.
Hart geeft nog niet alle geheimen prijs
FOTO: FONS VERBEEK
Zomer 2015
“We halen cellen uit het rechteratrium van het hart”,
vertelt Goumans. “Daar ligt een gebiedje dat we ‘de
blinde darm van het hart’ noemen. We weten niet
goed wat de functie is, maar tijdens openhartoperaties
wordt dat stukje altijd verwijderd. Nu gooien de
chirurgen dit ‘afval’ niet weg, maar brengen het naar
ons lab.”
We vieren een feestje. Na ruim vijf
jaar zijn we erin geslaagd om acht
verschillende hartceltypen te
maken en in het laboratorium
te laten groeien. Je weet hoe een
FOTO: DENKER
Kweken met cellen
uit de “blinde darm”
van het hart
NIRM
ontrafelen welke signalen daar-
De gemaakte hartcellen zijn geïmplanteerd bij muizen
die recent een hartaanval hadden doorgemaakt. Maar
dat was een probleem, want menselijke hartcellen
willen niet koppelen aan een muizenhart omdat ze
dan ruim vijfhonderd hartslagen per minuut moeten
gaan maken. Daarmee blazen ze zichzelf op. Zonder
goede proefdierresultaten is het echter niet mogelijk
om de cellen te testen bij patiënten.
voor nodig zijn, is nog een hele
klus. Embryo’s van de zebravis
en de muis komen hierbij goed
van pas. Je kunt bij die dieren
steeds één “signaal” uitzetten en
kijken wat er gebeurt met de ontwikkeling van het hart. Als je dat
Röntgenopname van de blinde darm (het ‘wormpje’ onderaan de donkere vlokken). Binnen het hart is ook
zo’n stukje weefsel, waarvan niet goed bekend is wat het doet. Dit wordt bij operaties altijd verwijderd.
140
FOTO: HELLERHOFF
Goumans ziet de oplossing in een combinatie van
haar cellen met het testsysteem van Mummery. “We
zouden een synthetisch stukje hart kunnen maken
en daar de gekweekte stamcellen op laten groeien.”
FOTO: JEFFREY M. VINOCUR
embryo hartcellen maakt, maar
In het verwijderde stukje hartweefsel zitten stamcellen, al zijn het er weinig. “We isoleren de aanwezige
stamcellen, kweken ze zodat we er heel veel van krijgen en proberen ze dan met groeifactoren om te vormen tot hartspiercel of bloedvatcel”, zegt Goumans.
“Samen met de onderzoeksgroep van Carlijn Bouten
(zie ook Design je eigen hartklep, red.) hebben we ook
gekeken of de cellen willen differentiëren als we ze
een beetje oprekken, net zoals in een kloppend hart
gebeurt.” Maar alleen oprekken blijkt voor stamcellen
niet voldoende om zich om te vormen tot hartcellen.
20??
We hebben nu alleen een testmodel, maar ik zie in de toekomst
wel toepassingen voor de patiënt.
We zouden een stukje synthetisch
hart kunnen gebruiken als patch
doet en je ziet, bijvoorbeeld, dat
Najaar 2015
of pleister op een beschadigd hart.
er geen pacemakercellen worden
Ons model slaat goed aan. We
Ook daar zullen haken en ogen
gemaakt, dan kun je dat uitge-
hebben al een aantal interessante
aanzitten. Na een hartinfarct zit
schakelde signaal gaan toevoegen
vervolgopdrachten. Zelfs medi-
schade vaak door het hele hart,
aan stamcellen in de hoop dat zij
cijnontwikkelaar GSK toont al
maar zo’n pleister plak je aan de
juist wel pacemakercellen gaan
belangstelling. Toch is het sys-
buitenkant. Heeft dat zin of moet
maken.
teem nog niet goed genoeg. Bij
je de pleister op een andere plek
medicijnontwikkeling is het van
aanbrengen? Bijvoorbeeld net
belang om heel veel condities in
onder de buitenste laag van het
één test te kunnen onderzoeken.
hart. Dat zal vergelijkbaar zijn met
Daarvoor wordt gebruik gemaakt
iets onder de schil van een sinaas-
van platen met een heleboel
appel brengen, zonder de sinaas-
vakjes (wells). Maar de chip zoals
appel verder te schillen.
die nu is, past niet in die wells.
Repareren van het hart is niet
Je kunt dus maar één conditie
makkelijk, maar dat betekent niet
per keer onderzoeken. Het is een
dat je het niet moet proberen.”
kwestie van engineering om de
chips zo te verkleinen dat ze wel
in de wells passen. Daarvoor werken we nu samen met de TU Delft.
141
NIRM
Inter view
NIRM
tekst: Rineke Voogt
Hans Clevers: “Het zou ideaal zijn als we patiënten op de
wachtlijst voor transplantatie alvast kunnen behandelen met
leverorganoïden.”
Wanneer een beschadigde lever zichzelf niet meer repareert, is transplantatie de
enige optie. Maar voor de wereldwijd tientallen miljoenen mensen met leverschade
zijn veel te weinig donoren beschikbaar. Hans Clevers, hoogleraar Moleculaire
genetica bij het Hubrecht Instituut (KNAW), werkt aan een manier om met stamcellen minilevers te kweken die het orgaan zo goed als nieuw kunnen maken.
Leverschade herstellen met eigen cellen
FOTO: SANDER HEEZEN
Het lichaam herstellen met behulp van stamcellen:
Clevers: “Als je een ziek of beschadigd orgaan kunt
Het bijzondere aan de lever is dat het orgaan normaal
Die minilevers plaatsten de onderzoekers terug
het idee ligt voor de hand, want stamcellen zorgen
repareren met stamcellen, zou het donortekort een
gesproken zichzelf goed kan repararen. Haal je een
in muizen met leverschade en een onderdrukt
ook in gezonde mensen voor kleine reparaties aan
veel kleiner probleem zijn. Je gebruikt het lichaam
deel van de lever weg, dan kan het zelfs weer aan-
immuunsysteem. Die knapten zichtbaar op: de
organen. Stamcellen worden juist bij schade actief.
van de patiënt als het ware als ‘donor’ om het eigen
groeien. Een zieke lever is dat vermogen verloren,
gezonde cellen vervingen delen van de beschadigde
Onderzoek naar stamcellen loopt al enkele decennia,
weefsel te kunnen herstellen.”
maar zou in theorie genoeg kunnen hebben aan een
lever. “Hoewel de leverschade bij de muizen zich
paar getransplanteerde gezonde stamcellen om zijn
sowieso op den duur wel zou herstellen, zagen we
functie weer terug te krijgen. Dat maakt de lever, in
dat muizen met deze behandeling sneller opknap-
tegenstelling tot bijvoorbeeld het hart, erg geschikt
ten”, vertelt Clevers.
vertelt Clevers. “De belangrijke eiwitten die tijdens
de embryonale ontwikkeling een rol spelen zijn –
de WNT-eiwitten die signalen tussen cellen
door-geven – werden ontdekt in de jaren tachtig.
Wij vonden dat ze cruciaal zijn voor het actief hou-
“Het zou ideaal zijn als we
patiënten op de wachtlijst vast
kunnen behandelen.”
den van volwassen stamcellen. Zijn ze overactief,
voor dit type onderzoek.
Bij deze stamceltherapie fungeert de zieke lever als,
In januari 2015 publiceerde Clevers in wetenschap-
zoals het in de regeneratieve geneeskunde heet, een
De behandelmethode is niet uitsluitend geschikt
pelijk tijdschrift Cell een zogenaamd “proof of con-
scaffold (steiger). De infrastructuur van het bescha-
voor darmen, hoewel die er door het grote rege-
cept”-onderzoek, gebaseerd op precies dat idee. De
digde orgaan is nodig om de organoïden te laten
Clevers startte zijn stamcelonderzoek bij de darm.
neratieve vermogen wel ideaal voor zijn. Clevers
onderzoekers haalden stamcellen uit de galgangen
hechten. Voor de lever gaat dat relatief eenvoudig:
De darm vernieuwt zijn cellen elke vier dagen, en
en collega’s werken ook aan een toepassing van de
van een donorlever, en zetten die op kweek. “Eerst
“Je kunt de organoïden in de poortader inspuiten,
heeft daarmee de meest actieve stamcellen van alle
methode op de lever. Er lijden wereldwijd miljoenen
moet je met de juiste groeifactoren miljarden cellen
die bloed direct naar de lever voert. De poortader
organen. In 2009 slaagde de groep van Clevers erin
mensen aan chronisch leverfalen. Dat wordt veroor-
maken”, zegt Clevers. “Als je heel veel stamcellen
vertakt zich in zeer kleine haarvaten, zodat de
om de stamcellen, twee jaar eerder ontdekt, op te
zaakt door een genetisch defect of door virussen,
en voorlopercellen hebt, kunnen die zich gaan spe-
organoïden daar vanzelf blijven steken. Ze kolonise-
kweken. Vorig jaar bewezen de onderzoekers samen
alcohol of andere giftige stoffen. Een levertransplan-
cialiseren tot de twee belangrijkste onderdelen van
ren vanuit daar gemakkelijk de lever”, aldus Clevers.
met Japanse collega’s dat je die cellen kunt reorgani-
tatie kan hen soms helpen, maar daar zijn veel te
de lever: hepatocyten (levercellen) en galgang-
Bij muizen bleek de poortader overigens te klein,
seren tot minidarmpjes en die zogenoemde organo-
weinig donororganen voor beschikbaar. Met de
cellen.” De leverorganoïden die daaruit worden
dus kregen zij de minilevertjes in de milt toegediend.
ïden kunt terugplaatsen in de beschadigde darm
methode die door de groep van Clevers binnen NIRM
gemaakt bestaan uit tienduizenden cellen en meten
Toch vonden de organoïden ook vanaf daar vanzelf
van muizen. Daarmee komt het ultieme doel van
is ontwikkeld, zou een simpele injectie genoeg zijn
slechts twee tot drie millimeter, maar hebben wel
de weg naar de levers en konden zich daar nestelen.
stamceltherapie weer een paar stappen dichterbij.
om een hele lever te repareren.
een echte 3D-structuur.
De stap van proefdieronderzoek naar de mens is in dit
dan leidt dat tot kanker.”
142
143
NIRM
NIRM
Leverschade herstellen met eigen cellen
Case study
tekst: Elles Lalieu beeld: Evgenia Verovskaya
Een microscoopopname
van een gekweekte leverorganoïde van muizencellen.
Bloedcellen met
een streepjescode
In het beenmerg zitten stamcellen die
nieuwe bloedcellen kunnen maken. Maar
als die nieuwe bloedcellen eenmaal in de
bloedbaan zitten, zijn ze allemaal identiek en
kun je niet meer herkennen welke bloedcel
van welke stamcel afkomstig is. Daardoor
weten we eigenlijk niet hoeveel stamcellen
er meedoen met de vorming van bloedcellen
en of dit aantal verandert gedurende
veroudering.
“Daarna transplanteren we de stamcellen weer
terug naar het beenmerg. Als zo’n stamcel gaat
delen, krijgen alle nakomelingen diezelfde code
in hun DNA. Na transplantatie nemen we bloed
af, isoleren het DNA en kijken hoe vaak we de
streepjescode terug kunnen vinden.”
De eerste resultaten van barcoding, zoals de onderzoekers hun techniek zelf noemen, zijn veelbelovend.
Bij muizen (die gemiddeld anderhalf tot twee jaar
type onderzoek groot. Er worden al wel klinische
“Het zou ideaal zijn als we patiënten op de wachtlijst
experimenten gedaan met volwassen levercellen,
voor transplantatie alvast kunnen behandelen met
Celbioloog Gerald de Haan van het Universitair
stamcellen voor 95 procent van alle bloedcellen
waarbij miljarden losse cellen via de poortader
leverorganoïden”, vindt Clevers. “Maar daarvoor
Medisch Centrum Groningen vond daar iets op. Hij
die tijdens het leven gevormd worden. Dezelfde
worden toegediend. Met stamcellen zou het een
moeten we nog een aantal horden nemen.” Zo
rustte cellen uit met een “streepjescode” waardoor
experimenten worden nu herhaald met menselijke
stuk effectiever zijn. Maar er zitten wat haken en
willen de onderzoekers eerst zeker weten hoeveel
ze altijd herkenbaar blijven. “We halen stamcellen
stamcellen uit de navelstreng.
ogen aan.
organoïden ze moeten toedienen voor een optimaal
uit het beenmerg van een muis en introduceren
effect, en of dat stamcellen of volgroeide cellen
daarin een klein stukje nieuw DNA”, vertelt hij.
“Je gebruikt het lichaam
van de patiënt als het
ware als ‘donor’.”
oud worden) zorgen na transplantatie één of twee
moeten zijn.
Minder proefdieren
Barcoding geeft niet alleen inzicht in de vorming van
bloedcellen, het leert ons ook meer over bloedkanker
Clevers heeft er alle vertrouwen in dat het principe
(leukemie). “Niet alle leukemiecellen zijn identiek”,
ook bij mensen werkt. “Er zijn patiënten met een
leverziekte bekend, bij wie bij toeval de erfelijke
legt De Haan uit. “Er is dus niet één soort kanker in
Retrovirale
vector
het lichaam, maar een aantal subsoorten. Doordat
De technische kant gaat wel goed, zegt Clevers: het
afwijking in een enkele cel werd rechtgezet.
we de stamcellen nu kunnen herkennen, kunnen
opschalen van de kweek, om van een paar stamcel-
Beetje bij beetje herstelde de lever zich dan vanuit
we tellen hoeveel verschillende cellen er bij zo’n
len tot miljarden cellen te komen, is al gelukt. Het
die cel, en de patiënten werden gezond. Als één
ziekte meedoen en of die verschillend reageren op
probleem ligt vooral in de regelgeving. De grootste
gezonde cel genoeg kan zijn voor genezing, biedt
behandeling.” Een bijkomend voordeel van de
zorg is dat er door mutaties in de organoïden kanker
een behandeling van minilevers perspectief voor
streepjescode is dat er veel minder proefdieren nodig
ontstaat in de weefsels. Volgens Clevers lijkt dat uit-
miljoenen patiënten.”
zijn voor onderzoek. Stel dat je van honderd stam-
gesloten: “Je ziet dat niet gebeuren in de celkweek.
Als je de omgeving optimaal houdt voor de cellen –
dus de goede stoffen toevoegt en zorgt dat ze goed
groeien – blijf je weg bij kanker. De cellen zijn genetisch zeer stabiel.”
144
Een klein stukje DNA (groen) wordt in een virale vector
geplaatst. Zo’n vector is een soort bezorgvoertuigje
dat het DNA in de cellen af kan leveren. Eenmaal in de
cellen integreert het nieuwe stukje DNA in het bestaande
DNA en zo krijgen cellen allemaal hun unieke streepjescode
(streepjespatronen rechts).
cellen wilt weten wat ze doen. De Haan: “Normaal
gesproken zou je die honderd stamcellen dan transplanteren naar honderd verschillende muizen. Nu
kun je de stamcellen uitrusten met een streepjescode
en transplanteren naar één muis. Het onderzoek is
daardoor goedkoper en efficiënter.”
145
NIRM
Discussie
NIRM
tekst: Rineke Voogt beeld: René den Engelsman
Is de
regelgeving
klaar voor
regeneratieve
geneeskunde?
Regeneratieve geneeskunde wordt nog niet
volop ingezet. Hoe komt dat?
voor, want het is nieuw. Je maakt als onderzoeker
Clevers: “Voor behandelingen als stamceltherapie
in samenwerking met artsen voor ons onderzoek
om een defect in het lichaam mee te repareren is
besloten dat de hartklep (zie “Design je eigen hart-
het lastig om goedkeuring te krijgen. Lukt het om
klep”, red.) minimaal twee jaar moet functioneren
de lever van een muis te repareren met minilevers,
in een proefdier voor wij de stap naar de mens willen
dan geeft dat nog geen vrijbrief om het ook in een
maken. Je kunt zo’n proces ook versneld nabootsen
klinisch experiment bij mensen te proberen. Deels
in het laboratorium, maar het is maar de vraag of
is dat terecht. Je werkt met levende cellen. Die kun-
dat alle veiligheidsaspecten afdekt en of dat geac-
nen zich slecht gaan gedragen – je moet zeker weten
cepteerd wordt door de regelgevers.”
dus mede zelf de regels. Wij hebben bijvoorbeeld
dat de celtherapie die je wilt gebruiken geen kanker
in de patiënt veroorzaakt.”
Hoe krijgen we regeneratieve geneeskunde van
het lab naar de patiënt?
Je moet dus aantonen dat een behandeling veilig
is. Hoe doe je dat voor een nieuwe therapie?
Bouten: “Standaard kost het traject voor een suc-
Clevers: “Daar zit nu net het probleem. Op welk
ongeveer vijftien jaar. Voor regeneratieve genees-
moment is het veilig om een nieuwe techniek toe
kunde is dat mogelijk nog meer. Het is best lastig
te passen? De cellen die wij kweken, bijvoorbeeld
om regeneratieve geneeskunde aan te laten sluiten
om leverorganoïden van te maken, zijn zeer stabiel
op de dagelijkse klinische praktijk. De stap van
en muteren niet. Kanker ontstaat door mutaties.
het lab naar de markt is groot, want veel behande-
De gekweekte cellen zijn zeer waarschijnlijk dus
lingen zijn gewoon duur. Als een nieuwe methode
veilig. Maar ook al staan er veel mensen met een
dan eenmaal bij de klinische fase is aanbeland,
kapotte lever op de wachtlijst, een transplantatie
is het de vraag welke patiëntengroep je het eerst
met leverorganoïden zal nog niet gaan. Je moet
aanpakt. De arts kiest vaak het liefst de minst
eerst met allemaal voorbeelden komen waaruit
risicovolle groep. Maar patiënten staan daar radicaal
blijkt dat het veilig is, maar eigenlijk is dat een
anders in, hebben wij gemerkt. Dat is een ethische
catch-22: zonder klinische trials zijn die voor-
kwestie waar je discussies over moet voeren.”
cesvolle nieuwe behandeling van idee tot patiënt
beelden niet mogelijk.”
Veel onderzoek binnen NIRM was “proof of concept”-onderzoek:
Waarom is het zo moeilijk om een behandeling in
een klinische studie te testen?
Wat zou er moeten veranderen om regeneratieve
geneeskunde-behandelingen gangbaarder te maken?
Bouten: “Een oplossing ligt bij de jonge generatie.
Clevers: “Er heerst grote angst voor een herhaling
Niet iedereen wil meegaan in een nieuwe behande-
van het softenon-schandaal (waarbij een op grote
ling, ook al is die technisch al mogelijk. Je moet
schaal gebruikt medicijn tegen ochtendmisselijkheid
daarom jonge artsen al heel vroeg in de opleiding
bij zwangere vrouwen ernstige afwijkingen bleek te
kennis laten maken met deze nieuwe vorm van
veroorzaken bij de foetussen, red.). Bovendien heeft
geneeskunde en de technologische vooruitgang.
regeneratieve geneeskunde ook voor patiënten beschikbaar komt?
de farmaceutische industrie het niet zo op celthera-
Ze gaan dan zelf meedenken over de mogelijkheden
Hans Clevers (Hubrecht Instituut) en Carlijn Bouten (Technische
pie. Het is gemakkelijker produceren en verkopen
en onmogelijkheden en kunnen een gefundeerder
als een behandeling in een pil verpakt zit – levend
standpunt innemen. Wil je regeneratieve genees-
materiaal is logistiek ingewikkeld. Die weerstand
kunde toepassen, dan moet je de artsen meekrijgen.”
vormt een grote uitdaging voor ons werk.”
Clevers: “De grote uitdaging is om de angst weg
Bouten: “Omdat regeneratieve geneeskunde nog een
te nemen dat een nieuwe behandeling niet goed
vrij jong gebied is, staan veel regels niet eens vast.
doordacht en onderzocht is, en daarom fout zal gaan.
Bij hoeveel proefdieren moet je hebben laten zien dat
We moeten daarom juist ook buiten de medische
iets werkt, voor je een klinische trial mag opzetten?
wereld kijken: de maatschappij goed informeren,
Daar zijn nog niet voor elk geval heldere richtlijnen
en discussies voeren in het publieke domein.”
uitzoeken of het uitgedachte concept echt werkt. Technische hobbels
zijn veelal overwonnen, maar toepassing in de kliniek is een grote stap
verder. Is de regelgeving er klaar voor? Wat moet er gebeuren zodat
Universiteit Eindhoven) vertellen.
146
147
Life Sciences & Health (LSH) is een van de negen “topsectoren” in Nederland. De topsectoren werden door
het Ministerie van Economische Zaken geselecteerd op
hun vermogen om een wezenlijke bijdrage te leveren
aan de mondiale maatschappelijke uitdagingen. Het
bureau van Life Sciences & Health is ondergebracht bij
Health~Holland.
De topsector LSH omvat een breed scala aan disciplines, van farmacologie tot medische technologie, en van
de gezondheidszorg-infrastructuur tot vaccinatie. Om
haar missie te realiseren – vitale burgers in een gezonde
economie – bouwt de topsector voort op de sterke punten van de voormalige sector Life Sciences & Health om
de grootste maatschappelijke uitdagingen in preventie,
behandeling en zorg aan te pakken: het verbeteren van
de kwaliteit van leven (vitaliteit) en tegelijkertijd de kosten van de gezondheidszorg beheersbaar houden.
Op 18 december 2009 werd het onderzoeksvoorstel van
LSH-FES gehonoreerd met een FES-bijdrage van 81 miljoen euro door de Nederlandse overheid. Die bijdrage
verdubbelde bijna de investering van 95,4 miljoen euro
door bedrijven, universiteiten en andere organisaties.
Het voorstel werd ingediend door zes onderzoeksconsortia: tEPIS, Cyttron II, NeuroBasic PharmaPhenomics,
Virgo, het Dutch Stem Cell Initiative (DCTI) en het
Netherlands Institute of Regenerative Medicine (NIRM).
Contact: www.health-holland.com, 070-3495404
149
In de conventionele pathologie staan preparaten (microscoopglaasjes) centraal, en om bevindingen met vakgenoten
te delen moeten (klinisch) onderzoekers fysiek bijeen komen of preparaten moeten opgestuurd worden. Dit is een
inefficiënte en tijdrovende manier om onderzoek te doen en brengt de breekbare en soms onvervangbare pathologische monsters in gevaar tijdens het transport. Het tEPIS-project streeft ernaar dit proces te verplaatsen naar
de online wereld, door het opzetten van een online platform voor de opslag en uitwisseling van gedigitaliseerde
pathologie-opnamen. Een dergelijke omgeving stelt onderzoekers in staat om preparaten te onderzoeken vanuit
hun eigen werkplek en data-analyse uit te voeren op preparaten uit andere studies.
Begrijpen hoe veranderingen op moleculair niveau van invloed zijn op de gezondheid van de mens is essentieel
om nieuwe diagnostische hulpmiddelen en behandelingen te kunnen ontwikkelen. Dit begrip vergt een allesomvattend beeld – van moleculen via cellen en organen, tot organismen. Huidige bioimagingtechnieken zijn
echter beperkt tot één niveau. In Cyttron II werken veertien academische en industriële partners samen om
dit probleem te verhelpen. Cyttron II ontwikkelt diagnostische instrumenten en bewerkstelligt de integratie van
de gegevens van elkaar aanvullende bioimagingtechnologieën om het hele plaatje, op alle niveaus, te begrijpen
en te overzien.
Partners
Partners
Academisch Medisch Centrum
Amsterdam
www.amc.nl
Universitair Medisch Centrum
Groningen
www.umcg.nl
VU medisch centrum
www.vumc.nl
Academisch Medisch Centrum
Amsterdam
www.amc.nl
Leids Universitair Medisch Centrum
www.lumc.nl
Philips Electronics Nederland bv
www.philips.nl
Erasmus Universitair Medisch Centrum
Rotterdam
www.erasmusmc.nl
Universitair Medisch Centrum Utrecht
www.umcutrecht.nl
Philips Electronics Nederland bv
www.philips.nl
TU Delft
www.tudelft.nl
Maastricht University
www.maastrichtuniversity.nl
Science and Technology
Facilities Council
www.stfc.ac.uk
Erasmus Universitair Medisch Centrum
Rotterdam
www.erasmusmc.nl
Naturalis Biodiversity Center
www.naturalis.nl
Universiteit Utrecht
www.uu.nl
FEI Electron optics bv
www.fei.com
Nikon Instruments Europe bv
www.nikoninstruments.eu
Virtual Proteins bv
(tot december 2013)
Universiteit Leiden
www.leidenuniv.nl
Pepscan Therapeutics bv
www.pepscan.com
Radboudumc Nijmegen
www.radboudumc.nl
Contact: Jan-Willem Boiten, [email protected], 06-18639236
Nikolas Stathonikos, [email protected], 088-7556563
150
Contact: www.cyttron.org
151
PharmaPhenomics
NeuroBasic PharmaPhenomics is een Nederlands publiek-privaat consortium dat werkt aan de volgende generatie
geneesmiddelen voor hersenaandoeningen. Centraal in de benadering staat het op grote schaal en met hoge
snelheid kunnen ontwerpen en testen van mogelijk werkzame stoffen die als basis kunnen dienen voor een
geneesmiddel tegen hersenaandoeningen. Meer begrip van complexe signaaltransductieroutes heeft geleid tot
de identificatie van een groot aantal kandidaat-genen voor grote hersenaandoeningen en het ontwikkelen van
specifieke muismodellen. Deze nieuwe modellen maken efficiënter preklinisch onderzoek naar neurologische en
psychiatrische ziekten mogelijk, en uiteindelijk ook nieuwe behandelingen voor menselijke patiënten.
VIRGO heeft als doel een beter begrip te krijgen van de belangrijkste acute en chronische virale ziekten zoals
influenza, hepatitis en aids. Deze virale ziekten komen het meest voor. We bestuderen de wisselwerking tussen
virussen die deze ziekten veroorzaken en de gastheer op moleculair en fysiologisch niveau.
Partners
Partners
AIMM
Therapeutics
Erasmus Universitair Medisch Centrum
Rotterdam
www.erasmusmc.nl
Nederlands Herseninstituut
www.herseninstituut.knaw.nl
Noldus Information Technology bv
www.noldus.com
AIMM Therapeutics
www.aimmtherapeutics.com
Gilead Sciences Nederland bv
www.gilead.com
Novavax
www.novavax.com
Vrije Universiteit Amsterdam
www.vu.nl
Delta Phenomics bv
PsyNova Ltd.
www.psynova.com
Academisch Medisch Centrum
Amsterdam
www.amc.nl
GlaxoSmithKline
www.gsk.com
Psynova Neurotech
psynova.com
Universitair Medisch Centrum Utrecht
www.umcutrecht.nl
Griffin Discoveries bv
www.griffindiscoveries.com
Synaptologics bv
www.sylics.com
Bristoll-Myers-Squibb
www.bms.com
Universiteit Leiden
www.leidenuniv.nl
Radboudumc Nijmegen
www.radboudumc.nl
Wageningen Universiteit
www.wageningenur.nl
Neurasmus bv
www.neurasmus.com
Erasmus Universitair Medisch Centrum
Rotterdam
www.erasmusmc.nl
Leiden University Medisch Centrum
www.lumc.nl
Universiteit Utrecht
www.uu.nl
F. Hoffman-La Roche Ltd.
www.roche.com
Netherlands Proteomics Center
www.netherlandsproteomicscentre.nl
Universitair Medisch Centrum
Groningen
www.umcg.nl
Contact: Arjen Brussaard, [email protected], 020-5987003
152
153
DCTI is een onderzoeksinitiatief om bètacel-vervangende therapie te verbeteren en deze therapie beschikbaar te
maken voor patiënten met falende bètacellen. Deze patiënten hebben diabetes ontwikkeld doordat de bètacellen
in de eilandjes van Langerhans geen insuline meer produceren. De belangrijkste onderzoeksdoelen zijn; de
beschikbaarheid te verhogen van eilandjes van Langerhans; factoren identificeren die getransplanteerde eilandjes
langer laten functioneren en overleven; en alternatieve locaties voor transplantatie te benutten met behulp van
biomaterialen.
Rijksinstituut voor Volksgezondheid
en Milieu
www.rivm.nl
ViroClinics Biosciences
www.viroclinics.eu
UMC Utrecht
www.umcutrecht.nl
Vironovative
www.vironovative.com
Thermo Fisher / Dionex
www.dionex.com
Partners
Diabetes fonds
www.diabetesfonds.nl
Polyganics
www.polyganics.nl
Xpand Biotechnology bv
www.xpand-biotech.com
Galapagos
www.glpg.com
Universitair Medisch Centrum
Groningen
www.umcg.nl
University of Twente
www.utwente.nl
Leids Universitair Medisch Centrum
www.lumc.nl
Contact: www.virgo.nl, [email protected], 010-7044770
154
Contact: E elco de Koning, [email protected], 071-5263964
Aart van Apeldoorn, [email protected], 053-4892153
155
Wanneer iets kapot gaat kun je proberen het te repareren of te vervangen. Zo ook in ons lichaam. Maar hoe repareer je een kapotte hartklep, een beschadigde knie of ernstig verbrande huid? En vooral, hoe repareer je het duurzaam en zonder bijwerkingen? Dat is de uitdagende vraag waar het Netherlands Institute of Regenerative Medicine
(NIRM) zich op richt. Het onderzoek is verdeeld in een vijftal aandachtsgebieden: hart en bloedvaten, spieren en
botten, bloed, zenuwstelsel en interne geneeskunde.
Life Tec Group
lifetecgroup.com
Pluriomics bv
www.pluriomics.com
SupraPolix bv
www.suprapolix.com
Synvolux therapeutics bv
www.synvolux.com
Partners
Absea Biotechnology Ltd
www.absea-antibody.com
Beckman Coulter Nederland bv
www.beckmancoulter.com
Encapson bv
www.encapson.com
Landsteiner Stichting voor
Bloedtransfusieresearch
www.lsbr.nl
PolyVation bv
www.polyvation.com
Academisch Centrum Tandheelkunde
Amsterdam
www.acta.nl
Becton Dickinson Biosciences
www.bd.com
Feyecon Development &
Implementation B.V.
www.feyecon.com
Lead Pharma Holding bv
www.leadpharma.com
Xeltis
www.xeltis.com
PMS 130 / PMS 369 / black
Vereniging Nationaal Reumafonds
www.reumafonds.nl
full color on a light background
Araim Pharmaceuticals, Inc.
www.araimpharma.com
Bender Analytical Holding B.V.
www.gatt-tech.com
FlexGen bv
piculet-biosciences.com
Materiomics bv
www.materiomics.com
Rijk Zwaan Zaadteelt en Zaadhandel bv
www.rijkzwaan.com
Xpand Biotechnology bv
www.xpand-biotech.com
full color on a dark background
Arcarios bv
www.arcarios.com
BiOrion Technologies bv
www.biorion.com
Harbour Antibodies bv
harbourantibodies.com
Nierstichting Nederland
www.nierstichting.nl
ServiceXS bv
www.servicexs.com
in black & white
ASkin Nederland
www.a-skin.nl
156
CellCoTec bv
www.cellcotec.com
Hubrecht Organoid Technology
hub4organoids.eu
Percuros bv
www.percuros.com
Stichting KWF Kankerbestrijding
www.kwf.nl
Erasmus Universitair Medisch Centrum
Rotterdam
www.erasmusmc.nl
Koninklijke Nederlandse Akademie van
Wetenschappen (Hubrecht Instituut)
www.hubrecht.eu
157
Leids Universitair Medisch Centrum
www.lumc.nl
Technische Universiteit Eindhoven
www.tue.nl
Universiteit Utrecht
www.uu.nl
Colofon
Redactie
Joost van der Gevel, Elles Lalieu, Rineke Voogt
Radboudumc Nijmegen
www.radboudumc.nl
Universitair Medisch Centrum
Groningen
www.umcg.nl
VU medisch centrum
www.vumc.nl
Hoofd/eindredactie
Sciencestories.nl, René Rector
Vormgeving
Parkers, Rick Verhoog en Sara Kolster
Infographics
Rijksuniversiteit Groningen
www.rug.nl
Universitair Medisch Centrum Utrecht
www.umcutrecht.nl
Wageningen Universiteit
www.wageningenur.nl
Parkers, Marjolein Fennis en Sara Kolster
Projectleiding
Giovanni Stijnen, NEMO Science Museum
Coördinatie
Giovanni Stijnen en Sanne Deurloo, NEMO Kennislink
Stichting Het Nederlands
Kanker Instituut
www.nki.nl
Universiteit Twente
www.utwente.nl
ISBN 978-90-807981-4-4
Deze uitgave kwam tot stand dankzij het LSH-FES
subsidieprogramma en in samenwerking met NEMO
Science Museum (uitgever van NEMO Kennislink) en
Herman Verheij (LSH-FES), Jan-Willem Boiten (tEPIS),
Christa Recourt (Cyttron II), Annemieke Steenbergen
(NeuroBasic PharmaPhomics), Paul Huber (Virgo),
Margot Beukers (DCTI), en Marja Miedema en
Miriam Boersema (NIRM)
Kijk voor actuele informatie over de onderwerpen
in deze uitgave op: www.nemokennislink.nl
Contact: Ruud Bank, [email protected], 050-3618043
Rini de Crom, [email protected], 010-7043063
158