Is vernieuwing in de zorg mogelijk met minder proefdieronderzoek? Zijn moderne therapieën tegen kanker net zo effectief en veilig als gehoopt? Hoe kan kunstmatige intelligentie een persoonsgerichte behandeling opleveren? Over dit soort inspirerende kwesties discussiëren artsen en onderzoekers uit ons ziekenhuis tijdens de themadag Gezond Leven. Het evenement, op donderdag 6 oktober, maakt deel uit van de Utrecht Science Week.

Met een schuin oog kijkt Jeroen de Ridder soms naar coole politieseries waarin de dader wordt geïdentificeerd via kunstmatige intelligentie. De bio-informaticus: “Veel mensen hebben op tv weleens gezien hoe aan de hand van artificiële intelligentiemodellen gezichten worden herkend in videobeelden. Die modellen zijn gebaseerd op grote hoeveelheden videodata, bijvoorbeeld van eerdere misdaden. Deze artificiële intelligentie (AI) is geen bedenksel voor tv of film, maar wordt ook in het echt toegepast door politiemensen. Het is een prachtig voorbeeld van hoe AI zich heeft ontwikkeld in de afgelopen jaren.”

Beste behandeling voorspellen

Dit soort technologie kan niet zonder meer worden ingezet binnen Jeroens vakgebied: moleculaire geneeskunde. In die discipline willen onderzoekers en artsen bijvoorbeeld op basis van iemands DNA-profiel kunnen zeggen op welke behandeling die specifieke persoon het best zal reageren. In de ideale situatie wordt bij iemand genetisch materiaal verzameld, bijvoorbeeld uit bloed of weefsel, waarna een voorspellingsmodel de arts duidelijk maakt wat de patiënt het meest zal baten. Het model is ‘gevoed’ met gegevens van eerdere patiënten en heeft daardoor geleerd welke behandeling het best aanslaat bij een patiënt met bepaalde kenmerken.

Opgevouwen in een cel

Jeroen legt uit: “De grote uitdaging zit hem erin dat moleculaire data gecompliceerder zijn dan de foto- en videobeelden waarop de modellen in politieseries zijn gebouwd. Beeldbestanden bestaan uit pixeltjes die netjes in een rijtje liggen. Bij data over het DNA is het ingewikkelder. Ook letterlijk: er ligt voor twee meter aan DNA opgevouwen in een enkele cel. Dat is echt heel anders dan zo’n recht-toe-recht-aan-plaatje. Om die reden zijn ook heel andere AI-modellen nodig. Toch hebben wij de ambitie met behulp van moleculaire data net zo goed te kunnen voorspellen als gebeurt in die politieseries.”

Paneldiscussie

Tijdens de Utrecht Science Week is Jeroen een van de paneldiscussie-deelnemers uit het UMC Utrecht op de themadag Gezond Leven. Het is de discussie over data sciences en kunstmatige intelligentie.

Uitdaging

Hij zegt: “De meettechnologie in de moleculaire biologie heeft in de afgelopen jaren een enorme vlucht genomen. Het is steeds beter mogelijk heel gedetailleerde metingen van cellen te doen op moleculair niveau. Dat geeft een zeer grote hoeveelheid data. Mijn vak – bio-informatica – heeft als doel daar kennis uit te halen, bijvoorbeeld door voorspellingsmodellen te maken op basis van data. Daarbij staan bio-informatici voor een nieuwe uitdaging: niet alleen veelbelovende ideeën ontwikkelen, maar er óók voor zorgen dat die leiden tot concrete toepassingen in de patiëntenzorg. Dat betekent dus niet alleen je resultaten publiceren, maar ook nadenken over het traject erna, zoals het goed testen en klinisch implementeren.”

Onder de loep

De uitdagingen van Lenny Verkooijen, deelnemer aan de paneldiscussie over patients needs, zijn óók een reactie op innovaties uit de afgelopen jaren. Waar Jeroen waarde wil creëren uit grote hoeveelheden data die beschikbaar komen dankzij nieuwe technologieën, is het de ambitie van Lenny resultaten van moderne, geavanceerde operatietechnieken onder de loep te nemen. Zij is hoogleraar klinische evaluatie beeldgestuurde interventies.

Papier en praktijk

Lenny zegt: “Ik ben klinisch epidemioloog. Het is mijn belangrijkste taak te evalueren of nieuwe behandelingen die op papier veelbelovend zijn, in de praktijk werkelijk voordelen opleveren voor de patiënt. Ik evalueer behandelingen voor patiënten met kanker.”

Veilig en effectief

Ze legt uit: “In de afgelopen jaren zijn veel nieuwe interventies ontwikkeld: niet alleen medisch-technologische, maar ook medicamenteuze. Denk verder aan leefstijlprogramma’s waarbij de patiënt met een app wordt ondersteund bij zijn pogingen gezonder te leven. Leveren die nieuwe ontwikkelingen betere resultaten op dan de bestaande methoden? Zijn ze effectiever? En zijn ze veilig? Nieuw blijkt niet altijd beter te zijn. Zo zagen we dat patiënten met pijnlijke uitzaaiingen in het skelet na stereotactische bestraling niet minder pijn hebben dan na de gebruikelijke therapie. Nuttig om te weten, want stereotactische bestraling is duurder en de patiënt moet vaker naar het ziekenhuis komen.”

Leren van iedere patiënt

Het aantal nieuwe interventies neemt zodanig toe, dat het voor onderzoekers bijna onmogelijk is elke nieuwe behandeling apart netjes te evalueren, vertelt Lenny. “Je zou dan voor elke behandeling een studie moeten opzetten. Dat is eigenlijk niet te doen. Daarom probeer ik de routinezorg zó in te richten, dat je kunt leren van iedere patiënt. Iedere patiënt kan dan, als hij of zij dat wil, deelnemen aan onderzoek.”

Zaken omdraaien

Lenny vervolgt: “We draaien de zaken om. Normaal gesproken zet je voor evaluatie van een nieuwe behandeling een onderzoek op en vraag je patiënten daar aan deel te nemen. Maar wij zeggen: we hebben zóveel innovaties en interventies die we willen evalueren, dat we beginnen bij de patiënt. Iedere patiënt is in principe een onderzoekspatiënt en daar zoeken we vervolgens de juiste studies bij.”

Kwaliteit van leven

Wat is de overleving van de patiënt na een behandeling? Is de tumorgroei geremd? Wat was de opnameduur in het ziekenhuis. Waren er complicaties? Dit zijn standaarduitkomsten bij de meeste evaluaties van kankerbehandelingen. Lenny: “Maar ik vind bijvoorbeeld kwaliteit van leven ook belangrijk. Natuurlijk, we willen graag dat de patiënt in leven blijft, maar niet ten koste van alles. Via vragenlijsten vragen we onder andere hoe patiënten fysiek en sociaal functioneren in de maanden en jaren na de behandeling. Kunnen ze bijvoorbeeld nog werken? Hoe gaat het mentaal en emotioneel met hen?”

Proefdiervrije innovaties

Jeroen Pasterkamp verricht ook onderzoek dat moet leiden tot nóg betere patiëntenzorg, in dit geval voor mensen met een hersenziekte. Hij is hoogleraar translationele neurowetenschappen en geeft leiding aan de afdeling met dezelfde naam. Jeroen discussieert tijdens de themadag Gezond Leven over proefdiervrije innovaties.

Gezonde en zieke hersenen

Hij vertelt: “In mijn vakgebied onderzoeken we ten eerste hoe gezonde hersenen werken. Wat kunnen ze bijvoorbeeld allemaal? Hoe doen ze dat? Of hoe verouderen ze? Deze kennis is de basis voor het tweede type onderzoek: studies naar hersenziekten. Waarin wijken hersenen af van gezonde hersenen als er bijvoorbeeld sprake is van ALS, epilepsie, hersenbloedingen of hersentumoren? Wat is er veranderd? Als we daar voldoende over weten, proberen we therapieën tegen een ziekte te ontwikkelen.”

Therapie tegen ALS

Een aansprekend voorbeeld is ALS, het belangrijkste aandachtsgebied van Jeroen. Hij zegt: “Samen met andere internationale medische centra heeft het UMC Utrecht aangetoond dat bepaalde veranderingen in het DNA verantwoordelijk zijn voor het ontstaan van deze ziekte. Op basis hiervan is een therapie ontwikkeld waarvan we hopen dat die de veranderingen tegengaat die zijn veroorzaakt door de andere DNA-structuur. Op dit moment loopt een onderzoek naar de resultaten van deze behandeling bij patiënten.”

Ambitie

Binnen de translationele neurowetenschappen is proefdieronderzoek onmisbaar, zegt Jeroen. “Ik zie het helaas niet gebeuren dat we in de nabije toekomst uitsluitend kunnen innoveren met andere methoden dan proefdieronderzoek. Tegelijk hebben wij de ambitie dit soort onderzoek af te bouwen waar dat mogelijk is. Proefdrievrij onderzoek is onmogelijk, maar proefdierarm onderzoek moeten we nastreven.”

Menselijke modellen

Bij ALS-onderzoek is al vooruitgang geboekt, zegt Jeroen. “Voorheen konden we vrijwel geen nieuwe kennis opdoen zonder proefdieren. Tegenwoordig leren we veel door het gebruik van materiaal van patiënten zelf. We nemen bijvoorbeeld huid- of haarcellen af en veranderen die in het laboratorium in stamcellen die weer worden omgezet in zenuwcellen. Daar maken we modellen van. Deze benadering – van proefdiermodellen naar modellen van humaan materiaal – moet ons gaan helpen bij het testen van medicijnen. Leidt een medicijn bijvoorbeeld tot toename van spierkracht? Op dit niveau kunnen we nu nog niet testen, maar we willen dit soort doelen wel bereiken.”

Verfijnder

Een andere positieve ontwikkeling is dat onderzoekers verfijnder met proefdieren kunnen omgaan, vervolgt Jeroen. “Net als bij patiënten in het ziekenhuis maken we bij proefdieren steeds meer gebruik van beeldvormende technieken. Een MRI- of CT-scanner bijvoorbeeld. Plaats je een proefdier onder een scanner, dan wordt het veel minder belast dan in de traditionele setting. Je kunt het dier dan ook langdurig volgen in de tijd door af en toe een scan te maken. En je kunt dan een betere vergelijking maken met het ziekteverloop in de mens, omdat patiënten vaak ook scans krijgen.”

Constructieve discussie

Laten we een constructieve discussie voeren over proefdieronderzoek. Daartoe roept Jeroen op. “Tegenstanders van proefdieronderzoek en onderzoekers willen uiteindelijk hetzelfde: zo weinig mogelijk proefdieren belasten. Ik wil graag laten zien dat wij in die richting bewegen en goede initiatieven ontplooien. UMC Utrecht is wereldwijd op een aantal vlakken leidend met het ontwikkelen van alternatieven voor proefdieronderzoek.”