Gepersonaliseerde behandeling voor dier én mens

CytoSMART apparatuur maakt het mogelijk om patiënt-eigen cellen buiten het lichaam (dus geen proefdieren) te testen op effectiviteit van verschillende behandeltrajecten. Dit maakt een gepersonaliseerde, en hiermee vele malen effectievere, behandeling van humane en veterinaire patiënten met uiteenlopende ziektes mogelijk.

Dr. Bart Spee, universitair docent Regeneratieve Geneeskunde, is trekker van het onderzoek rondom stamcellen, leverziektes en metabole aandoeningen. De insteek van zijn werk is patiënt-eigen (stam)cellen, waardoor er dus geen proefdieren ingezet hoeven te worden. Voor dit project richt hij zich op gepersonaliseerde geneeskunde voor effectievere behandelingen van zowel humane als veterinaire patiënten.

“Waarom reageren mensen anders op medicijnen, van groep tot groep, van individu tot individu? Het antwoord is dat ieder individu medicijnen anders kan verwerken en dus ook anders of helemaal niet kan reageren op een specifieke behandeling. Op dit moment worden medicijnen gemaakt die voor een grote groep mensen gebruikt kunnen worden. Om zeker te zijn dat medicijnen ook veilig zijn voor al deze mensen, worden ze eerst in proefdieren en vervolgens in humane clinical trials getest.  Maar eigenlijk zouden wij liever willen weten of een medicijn voor een specifieke patiënt werkt voordat we het toedienen, zeker gezien zowel de ethische als financiële kosten van sommige medicijnen”, licht Spee toe.

De techniek die dit mogelijk maakt heet gepersonaliseerde geneeskunde, waarbij cellen van de patiënt (humaan én veterinair) gekweekt en blootgesteld worden aan medicijnen om te zien of ze werken voor de patiënt en ook hoeveel er nodig is om tot een gewenst resultaat te komen. Denk bijvoorbeeld aan chemotherapie voor kankerpatiënten, of een overmaat insuline voor een patiënt met diabetes mellitus.

“Dit zijn allemaal behandelingen die niet specifiek zijn, maar waar elke patiënt dezelfde dosering krijgt, alhoewel een gepersonaliseerde behandeling per individu veel beter en sneller zou kunnen werken. Om deze gepersonaliseerde geneeskunde, ook wel ‘personalized medicine’ genoemd, toe te kunnen passen, moeten wij in eerste instantie patiëntspecifieke cellen in de ‘kweek kunnen brengen’. Via een biopt worden van een patiënt cellen afgenomen, die vervolgens in het lab uitgroeien tot mini orgaantjes. Een veelbelovende ontwikkeling die veel impact heeft op het onderzoek”, vertelt Spee enthousiast. “Bij de faculteit Diergeneeskunde hebben we inmiddels met succes organoïden gekweekt van mensen én dieren. Mede door deze prestatie hebben wij de mogelijkheid in handen om voor al onze patiënten, humaan en veterinair, patiëntspecifieke cellen te kweken.”

Om te volgen hoe deze organoïden reageren na een specifieke behandeling, bestuderen we deze gedurende een bepaalde periode met behulp van een microscoop. Deze techniek wordt ook wel ‘live cell imaging’ genoemd. “Het is erg moeilijk om live cell imaging een langere periode toe te passen,  omdat de huidige microscopen niet geschikt zijn voor celkweken en al helemaal niet om ook nog eens meerdere condities tegelijkertijd kunnen beoordelen. De CytoSMART systemen op basis van fluorescente microscopie kunnen deze problemen verhelpen. Met CytoSMART apparatuur kunnen we levende cellen volgen die aan verschillende kweekcondities – oftewel mogelijke behandeltrajecten – worden blootgesteld.

Door gebruik te maken van algoritmes, in combinatie met hoge kwaliteit afbeeldingen die worden omgezet in time-lapse videobeelden, kunnen dynamische celprocessen tot in de detail worden bestudeerd”, aldus Spee. Door het effect van medicijnen op patiëntspecifieke organoïden te bestuderen met behulp van de CytoSMART-apparatuur kunnen we methoden ontwikkelen die het mogelijk maken om behandeltrajecten volledig af te stemmen op de individuele behoefte van de patiënt, zowel humaan als veterinair. Op deze manier hopen wij uiteenlopende ziektes en aandoeningen, zoals bijvoorbeeld kanker, diabetes, lever- of darmziektes sneller en beter te kunnen behandelen.

De nieuwe apparatuur is door de STEAM- en Genetics groep direct ingezet binnen de lopende onderzoeken. “De CytoSMART microscopen worden gebruikt voor live cell imaging en cel telingen van (stam)cellen. Ten eerste hebben we de vorming van sferoïden bestaande uit organoïden met ondersteunende cellen gevolgd over de tijd (tot 72 uur). Hierbij kunnen we beoordelen of de formatie van de sferoïden correct verloopt. Deze sferoïden worden ingezet als bouwstenen voor het maken van hele organen maar ook om medicijnen te testen op effectiviteit en eventueel toxiciteit. Daarnaast is het systeem ook gebruikt om bloedvatvorming te beoordelen in een bioreactor, hier werden bloedvatspecifieke cellen in een hydrogel gezet waarna ze een netwerk vormen over de tijd. Dit systeem kan gebruikt worden om ziekten van de bloedvaten beter te bestuderen”, sluit Spee af.  

Dankzij de steun van Stichting Abri voor Dieren kunnen we nieuwe methoden ontwikkelen die zijn afgestemd op de individuele behoeften van de patiënt.

De onderzoekers kunnen hierdoor onderzoek doen om uiteenlopende ziektes en aandoeningen sneller en beter te kunnen behandelen.