Je leest:

Systeembiologie ziet ziekte ontstaan

Systeembiologie ziet ziekte ontstaan

Auteur: | 1 oktober 2005

Het combineren van gegevens uit genomics, voedingskennis en gezondheidsmodellen zal leiden tot nieuwe voeding en nieuwe medicijnen.

Een jaar geleden noemde Ronald Plasterk het vakgebied Systems Biology in Bionieuws ‘niet nodig’ want ‘alle biologie is systeembiologie’. Volgens Plasterk zouden nietsvermoedende subsidiegevers ten onrechte warmlopen voor dit zogenaamd nieuwe vakgbied met de sexy naam, terwijl het eigenlijk niks anders is dan slechte biologie uitgevoerd door chemici. ‘Wie zich systeembioloog noemt is vrijwel zeker een charlatan’, aldus Plasterk.

Prof. dr Jan van der Greef, sinds 2003 directeur van TNO Systems Biology Research in Zeist: ‘Mensen kwamen naar me toe en zeiden, “Jan, wat is er aan de hand, Ronald zegt dat het niks is”!’ Maar eigenlijk wil Van der Greef er helemaal niet op reageren. Plasterk heeft recht op een eigen mening, waarom hij zich zo bedreigd voelt, weet alleen Plasterk zelf. Van der Greef vindt het jammer dat er in Bionieuws op deze manier wordt geoordeeld over de kwaliteit van collega’s.

Van der Greef is dus zo’n systeembioloog, en van oorsprong chemicus. ‘Eigenlijk wilde ik biologie studeren, maar dan had je minder kans hebben op een baan en helaas luisterde ik toen nog naar dergelijke adviezen. Dus toen ben ik analytische chemie gaan doen, dat zat er het dichtste bij. En instrumenten van de chemie, zoals massaspectrometrie, kunnen we nu gebruiken voor systeembiologie.’

Systeembiologie is opgekomen in 1999 in Amerika, aangedreven door Leroy Hood van het Institute of Systems Biology in Seattle. Ook universiteiten als Stanford, Harvard en MIT hebben de afgelopen jaren instituten voor Systems biology opgericht. Het regieorgaan Genomics heeft afgelopen jaar 22 miljoen euro uitgetrokken voor bioinformatica en systeembiologie.

‘Systeembiologie heeft te maken met aandacht voor de organisatie en communicatie binnen systemen, waarin integratie van disciplines voorop staat’, legt Van der Greef uit. ‘Die disciplines variëren van fysica, wiskunde en chemie tot biologie en bioinformatica.’

De afgelopen jaren zijn er gigantische hoeveelheden biologische data verzameld. Complete genoomsequenties, eiwitprofielen of al het RNA van een cel kan in kaart gebracht worden. De toegenomen rekenkracht van computers maakt het vervolgens mogelijk om al die gegevens aan elkaar te koppelen. Van der Greef: ‘De stimulans is om in moeilijke data toch structuur te ontdekken.’

Duizend dimensies

Een voorbeeld. ‘Stel je meet bij een groep zieke mensen en een groep gezonde mensen de concentratie van drie bepaalde stoffen in het bloed,’ legt Van der Greef uit. ‘Die kunnen grafisch weergegeven worden in een driedimensionale ruimte. Stof A op de X-as, stof B op de Y-as, stof C op de Z-as. Door de driedimensionale kubus op het computerscherm te laten roteren, zie je dat sommige waarden overlappen op de X-as bijvoorbeeld, maar niet op de Y en Z-as. De computer rekent uit op welke manier de zieke en gezonde clusters het meest van elkaar verschillen. Je blijkt bijvoorbeeld ’ziek’ te zijn als niet alleen stof A omhoog gaat, maar alleen als in combinatie daarmee stof B lager wordt, en C ongeveer gelijk blijft.’

Het mooie is dat het mathematisch gezien geen verschil maakt of er nu drie of duizend dimensies gebruikt worden. ‘Je kunt duizenden componenten in het model stoppen, zonder te weten welke belangrijk zijn voor een bepaalde ziekte. Door een groep zieken en een groep gezonden te vergelijken, zie je dan bijvoorbeeld dat tien stoffen echt belangrijk zijn, en ook het belang van de onderlinge verhouding tussen die componenten.’

Systeembiologie is nog jong, tot nu toe is vooral dieronderzoek gedaan, en enkele onderzoeken bij mensen. Er is bijvoorbeeld gekeken naar zogeheten APOE3 muizen, die snel atherosclerose ontwikkelen. Volgens de onderzoekers kun je bij jonge muizen nog geen spoor van aderdichtslibbing zien. Maar Van der Greef kon met behulp van metabolomics transcriptomics en proteomics al verschillen aantonen tussen beide groepen muizen. Dat opent de weg naar vroege diagnose en behandeling.

Een ander voorbeeld is de ziekte Multiple Sclerose (MS). ‘Bij MS is een vroege diagnose lastig te stellen. Wij hebben gekeken naar zes of zevenhonderd componenten. Dan blijkt dat je MS al vroeg kunt onderscheiden van andere ziekten van het centraal zenuwstelsel. Zo kun je uiteindelijk een betere behandeling ontwikkelen.’

Health-consultant

Van der Greef is pionier van de Nederlandse systeembiologie. In 1999 kreeg hij – toen hij nog algemeen directeur was van TNO Pharma – bezoek van de Amerikaanse biochemicus Fred Regnier. ‘We zaten hier aan deze tafel. Hij vertelde dat hij het transcriptoom en proteomics aan elkaar wilde koppelen. Wij dachten er juist over om proteomics en metabolomics te linken. Toen ontstond het idee om alledrie te linken. We spraken af dat Regnier in Amerika op zoek zou gaan naar investeerders.’

Dat was snel geregeld. Noubar Afeyan – investeerder en één van de oprichters van Celera – was geïnteresseerd. Een maand na de ontmoeting werd het bedrijf Beyond Genomics opgericht, waaraan ook TNO is verbonden.‘De deal is dat alle farmaceutische toepassingen voor Beyond Genomics zijn. De voedingstoepassingen gaat TNO zelf doen.’

Van der Greef is vooral geïnteresseerd in de fase vóórdat iemand ziek wordt. ‘In de geneeskunde is sprake van een zogeheten homeostase-gebied, daarin zie je variaties binnen de normale grenzen, bijvoorbeeld bij cholesterol. Dat noemen we gezond. Daarna is er een fase van ontsporing. Maar valt nog niet te zien aan de cholesterol concentratie, want het lichaam probeert uit alle macht die stijging te compenseren. Pas als dat niet meer lukt, wordt de grens naar ziek overschreden.’

Door alleen cholesterol te meten, is niet te zien dat het lichaam hard moet werken om de concentratie binnen de perken te houden. Met systems biology is het mogelijk naast cholesterol ook veranderingen aan te tonen in de biochemische pathways die voorafgaan aan de cholesterolverhoging.

In die periode van langzame ontsporing kun je iets doen met voeding. Van der Greef ziet voedingsbedrijven met speciale functional foods steeds meer richting farma verschuiven. ‘Straks krijg je health consultants, die zeggen, je hebt nog geen diabetes, maar het zit er aan te komen. Die mensen kunnen dan speciale voeding eten, hun levensstijl aanpassen of preventief medicijnen gebruiken.’

Zover is het nog niet, nu is het nog moeilijk om die ‘bijna-zieken’ te identificeren. Toch verricht TNO al onderzoek naar de effecten van bepaalde functional foods in opdracht van voedingsbedrijven. Van der Greef: ‘Iedereen is bezig met speciale voedingsmiddelen, een voorbeeld is Becel Pro-actief, daarvan is bewezen dat het cholesterol niveaus gunstig beïnvloedt. Er zitten meer van dat soort producten in de pijplijn, maar een probleem voor de voedingsindustrie is dat de Europese wetgeving steeds strenger wordt. Dat betekent dat claims wetenschappelijk onderbouwd moeten worden, en daarom kloppen ze bij ons aan.’

Dit artikel is een publicatie van Bionieuws.
© Bionieuws, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 01 oktober 2005

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.