Analyse
GCC viert zilveren jubileum
25 jaar geleden bracht Richard Stallman zijn vrije en opensource C-compiler uit. Sindsdien is GCC uitgegroeid tot een kracht van betekenis in de computerindustrie, waarmee vriend en vijand rekening...
25 jaar geleden bracht Richard Stallman zijn vrije en opensource C-compiler uit. Sindsdien is GCC uitgegroeid tot een kracht van betekenis in de computerindustrie, waarmee vriend en vijand rekening...

Met de Open GPS Tracker-app kunnen bezitters van een Android-telefoon hun route opnemen en op een kaart weergeven. Ondertussen hebben meer...
De eerste klap is een daalder waard, weet ook Hans Clevers. In zijn eerste interview sinds bekend was gemaakt dat hij DWDD-president Robbert Dijkgraaf opvolgt bij de KNAW zei de wereldberoemde...
16 november 2007
Het sterk toegenomen inzicht in de biochemische basis van ziektebeelden zorgt de afgelopen jaren voor een omslag in de geneeskunde. Philips en andere apparatenbouwers zoeken de samenwerking met farmaceutisch specialisten om diagnose en behandelingen op deze moleculaire kennis te baseren. Op de High Tech Campus verrees al het hoofdkwartier van een publiekprivaat instituut met een beoogd budget van 300 miljoen euro.
Op de High Tech Campus, broedplaats voor allerhande elektronica, verrees vorig jaar een laboratorium van Philips volgepropt met biochemici en biologen, de Life Sciences Facilities. Ook is de elektronicareus een van de belangrijke initiatiefnemers voor het Center for Translational Molecular Medicine (CTMM), een publiekprivaat samenwerkingsverband met veertig deelnemers waaronder DSM, Organon en de universiteiten van Eindhoven en Maastricht. Philips houdt zich vanuit zijn Medical-tak meer bezig met levenswetenschappen, maar deze stap lijkt toch wat ongebruikelijk. Het heeft alles te maken met het sterk toegenomen inzicht de afgelopen decennia in de moleculaire basis van aandoeningen. En dat, zo denkt Philips, gaat de komende jaren zorgen voor een omslag in diagnose en behandeling. ‘Moleculaire geneeskunde betekent een revolutie in de gezondheidszorg’, beweert zelfs Hans Hofstraat, vicepresident van Philips Research. Het veld belooft veel: snellere en vroegere diagnose, meer gerichte therapieën en op maat gesneden behandelingen. En daar is techniek voor nodig.
De relatief jonge discipline staat bekend onder de naam moleculaire geneeskunde, het op moleculair niveau doorgronden van een ziektebeeld. De diagnose is nu vaak gebaseerd op anatomie of op het testen op symptomen. Moleculaire geneeskunde richt zich direct op de biochemische basis van de aandoeningen. ‘Op dit moment wordt de medische behandeling pas in gang gezet na symptomen als pijn of benauwdheid. Vaak is dat echter te laat, bijvoorbeeld bij kanker of hartfalen. Moleculaire geneeskunde maakt in de toekomst vroegtijdige diagnose en specifieke en doelgerichte behandeling mogelijk.’

PET-scanners stelen de show in moleculaire diagnostiek. Door een radioactief atoom te koppelen aan een label dat specifieke methoden opzoekt, zijn deze zeer nauwkeurig te lokaliseren.
Philips staat niet alleen met deze visie. Moleculaire geneeskunde is hot. Alle grote jongens bemoeien zich er mee, zoals Siemens en General Electric, maar ook kleine bedrijven en onderzoeksinstellingen strooien rijkelijk met de term. Het onderzoeksveld is door de nodige hype omgeven en rijk aan buzzwoorden.
Philips sprong in 2000 op de trein. ‘Het Philips-onderzoeksprogramma specifiek gericht op moleculaire geneeskunde is ruim zeven jaar geleden begonnen’, vertelt Hofstraat, ‘Philips Medical Systems nam in 2000 Adac Laboratories over, een van de leidende producenten van PET-apparatuur. Radioactieve contrastmiddelen, die zeer gevoelig gemeten kunnen worden, vormen een belangrijke basis voor moleculaire beeldvorming. Binnen Philips Research zijn ongeveer tegelijkertijd programma’s gestart op het gebied van molecular imaging en op het gebied van biosensoren voor moleculaire diagnostiek.’ In augustus maakte Philips bekend dat het een gezamenlijk lab met het Shanghai Institutes for Biological Sciences gaat openen.
De opkomst van de moleculaire geneeskunde is voornamelijk een uitvloeisel van de doorbraken in de genetica de laatste decennia. Dat heeft niet alleen geleid tot een beter inzicht in de genetische basis van aandoeningen. De gereedschapskist van onderzoekers is aanzienlijk uitgebreid met een breed scala aan genetische technieken. Dat verschaft aanzienlijk meer inzicht in de celbiologische basis van het leven en ziekten. De recente Nobelprijs voor het ontwikkelen van de knock-outmuis is daar een goed voorbeeld van. Met dit model kunnen onderzoekers specifieke genen stilleggen en daarmee biochemische paden afsluiten.
Het toverwoord in moleculaire geneeskunde is de biomarker, een kenmerk dat een specifieke aandoening verraadt. Hofstraat: ‘Een belangrijke bouwsteen is gevoelige en selectieve detectie van kenmerkende stoffen in bijvoorbeeld bloed met behulp van sensoren, de moleculaire diagnostiek. Een tweede onderdeel van moleculaire geneeskunde is lokalisatie en karakterisering van afwijkend weefsel met beeldvormende technieken in combinatie met specifieke contrastmiddelen, de moleculaire beeldvorming.’ Een biomarker kan bijvoorbeeld een molecuul in de bloedbaan zijn of de activiteit van een gen.
Maar een biomarker alleen is niet genoeg, deze moet ook op de een of andere manier op te sporen zijn. Daar komen de elektronicafabrikanten om de hoek kijken. Moleculaire geneeskunde is daarmee uitgesproken multidisciplinair van karakter. Moleculaire biologie, celbiologie en genetica worden gekoppeld aan velden als elektrotechniek, optica, microsystemen en IT. Heeft Philips dan al die competenties in huis? ‘Deels wel’, zegt Hofstraat. ‘Medische technologie, beeldvorming en diagnostiek vormen de basis voor de succesvolle implementatie van moleculaire geneeskunde. Daarnaast is natuurlijk kennis van de moleculaire oorzaak van ziekten noodzakelijk. Om alle mogelijkheden van moleculaire geneeskunde te benutten is dus multidisciplinaire samenwerking noodzakelijk, met zowel universitaire als industriële partners. Daarnaast is en wordt natuurlijk altijd gekeken naar gerichte investeringen en overnames.’
Philips sloot de afgelopen jaren al overeenkomsten met Schering, BG Medicine en Organon voor gezamenlijk onderzoek op het gebied van moleculaire beeldvorming. De farmabedrijven richten zich daarbij op de ontwikkeling van de moleculaire labels (de merkstoffen), terwijl Philips de apparatuur en methodieken voor detectie voor zijn rekening neemt. ‘Philips is een van de initiatiefnemers van het CTMM, dat haar hoofdkwartier heeft op de High Tech Campus in Eindhoven. Moleculaire geneeskunde is typisch een gebied dat om open innovatie vraagt’, zegt Hofstraat. Het CTMM kwam mede tot stand door een financiële bijdrage van 150 miljoen euro uit het Fonds Economische Structuurversterking (Fes). De partners legden zelf nog eens 150 miljoen euro op tafel. ‘Op dit moment levert moleculaire geneeskunde al business op, bijvoorbeeld in nucleaire beeldvorming zoals PET- en Spect-imaging. Maar ook in software die optimale behandeling mogelijk maakt, bijvoorbeeld voor stralingstherapie, en in tal van voor moleculaire beeldvorming geoptimaliseerde instrumenten en dataverwerking.’
De biomarkers hebben twee eigenschappen. Aan de ene kant binden ze specifiek aan de moleculen waarin de arts is geïnteresseerd. Aan de andere kant moeten ze detecteerbaar zijn. Dat kan bijvoorbeeld door er een radioactief fluoratoom aan te hangen. Een PET-scanner kan dit signaal oppikken. Een dergelijke probe kan zich richten op de aanwezigheid van een biochemische producten of aan het celoppervlak van specifieke cellen binden.
Een voorbeeld is het radioactief gelabelde suiker deoxyglucose. Tumoren hebben een zeer hoge energiebehoefte en verbruiken veel brandstof. Het suiker wordt daarom extra snel opgenomen door deze cellen. Doordat het moeilijk afbreekt, hoopt het zich op in tumoren en steekt dus duidelijk af in een PET-scan. Onderzoek heeft aangetoond dat met PET-scans tumoren vier tot zes maanden eerder zijn op te sporen dan met CAT-scans. Ook kunnen er bijvoorbeeld biomarkers op de markt komen voor stervende cellen. Daarbij is een hartinfarct op celniveau in kaart te brengen, iets wat nu nog niet kan.
Na detectie met merkerstoffen is de stap naar koppeling met een medicijn snel gemaakt. Dit staat bekend als moleculaire therapie. Door de specificiteit is dat precies op de juiste locatie af te leveren.
De technieken voor moleculaire beeldvorming zijn een aanvulling op de meer traditionele beeldvorming. Bij moleculaire beeldvorming draait het om detecteren om lage concentraties van stoffen, de ‘hot spots’. In traditionele settings gaat het om het verkrijgen van een zo goed mogelijk plaatje, waarin de anatomie een aandoening verraadt. ‘De toenemende kennis van de moleculaire oorzaken en kenmerken van ziekten leiden alleen in combinatie met medische technologie tot nieuwe toepassingen’, benadrukt Hofstraat. De FDA, de Amerikaanse organisatie die zijn fiat aan medische toepassingen moet verlenen voordat ze op de markt komen, heeft al een aparte tak opgezet voor de validatie van deze nieuwe combinaties. Dat geeft aan dat de instantie het nut inziet. Of het ook voor een revolutie zorgt, blijft de vraag.

Een van Philips’ prototypes voor moleculaire diagnostiek is een snelle detector voor het opsporen van moleculen in lichaamsvocht. Het apparaatje is gebaseerd op het Giant Magnetoresistance-effect (GMR), hetzelfde principe dat de leeskop op een harddisk gebruikt.
Op het oppervlak van het sensortje zitten antilichamen, moleculen die specifiek aan stoffen binden. Verder drijven er magnetische bolletjes rond boven het oppervlak, ook weer bekleed met antilichamen die aan het doelmolecuul plakken. Als de stof op de sensor komt, zal deze aan de antilichamen op het oppervlak binden. En daar binden de magnetische bolletjes weer aan. Het nettoresultaat is dat de magnetische deeltjes naar het oppervlak verhuizen. Dat verandert het magnetische veld. Met het GMR-effect is deze verandering zeer nauwkeurig te meten.
De sensor is met traditionele lithografische technieken te maken. Inkjettechnologie kan de antilichamen op het oppervlak aanbrengen. Philips verwacht dat het de basis zal vormen voor een draagbare detector die binnen enkele minuten uitsluitsel kan geven over de aanwezigheid van biomarkers. Behalve de clinici kan ook de politie of de wielrennersbond hiervan profiteren, voor het opsporen van drugsgebruik.
In juni ontving Francis Crick, medeontdekker van de DNA-structuur, als eerste zijn persoonlijke genetische code op dvd. De publiciteitsstunt van het bedrijf 454 Life Sciences kostte een miljoen dollar en twee maanden werk. Gedetailleerde kennis van een patiënt zijn genetisch materiaal kan veel zeggen over de kansen op aandoeningen en behandelingen op maat snijden. Dat verwachten in ieder geval veel onderzoekers. Het in kaart brengen van deze informatie loopt nu echter nog flink in de papieren. Verschillende partijen vechten om de eerste te zijn die dit goedkoop en snel kan.
Genetische informatie is letterlijk in een code opgeslagen. DNA-moleculen zijn lange ketens opgebouwd uit vier verschillende bouwstenen. Elke bouwsteen representeert een letter in de code. Mensen hebben zo’n drie miljard paren van deze letters. Het uitlezen van Cricks genoom kostte een schijntje in vergelijking met de opheldering van het eerste menselijke genoom. Dat begon in 1990, nam dertien jaar in beslag, kostte honderden miljoenen en hield honderden wetenschappers wereldwijd van de straat. In 1998 kwam er echter een privaat bedrijf, Celera Genomics, dat beweerde hetzelfde te kunnen in veel minder tijd en voor slechts 300 miljoen dollar. De sterk toegenomen rekenkracht van computer maakte deze methode mede mogelijk. Dat veroorzaakte de nodige opwinding, te meer omdat het bedrijf zijn code geheim hield maar wel de publieke code gebruikte als hulpmiddel. Uiteindelijk eindigden de twee initiatieven min of meer gelijktijdig.
Sindsdien is de jacht naar een snellere methode open. Een jaar geleden lanceerde de X-Prize Foundation een competitie met 10 miljoen dollar prijzengeld voor degene die in tien dagen honderd menselijke genomen kan sequencen voor maximaal 10 duizend dollar per stuk. Zo ver is het nog lang niet. De meest geavanceerde technieken kunnen het genoom van meerdere micro-organismen in een middag bepalen. Dieren en planten hebben echter aanzienlijk meer letters in de code.
© Bits & Chips | Deze pagina op internet: http://www.bits-chips.nl/nieuws/bekijk/artikel/philips-boort-naar-nieuwe-inkomstenbron-met-moleculaire-geneeskunde.html