Biomedische doorbraken van 2012

Dé wetenschappelijke doorbraak van 2012 is natuurlijk de ontdekking van het Higgsboson, het elementaire deeltje dat alle andere deeltjes massa geeft. Maar het afgelopen jaar was ook goed voor enkele hoogtepunten op biomedisch gebied, zo blijkt uit de traditionele jaaroverzichten van Nature en Science.

Vaak gaat het bij biomedisch onderzoek om bevindingen waarvan de vruchten nog niet rijp zijn voor de klinische praktijk, maar die op termijn wel van waarde kunnen zijn. Zo wisten Duitse en Amerikaanse onderzoekers met behulp van een zogeheten röntgenlaser de structuur op te helderen van de voorloper van een enzym dat de levensvatbaarheid van Trypanosoma brucei bepaalt. Deze parasiet veroorzaakt de Afrikaanse slaapziekte. Met de opheldering van de structuur van het enzym is gerichte medicamenteuze behandeling van slaapziekte een stapje dichterbij. Daarnaast is de techniek mogelijk inzetbaar om de structuur van andere ingewikkelde moleculen te ‘onthullen’.

Ook nog wat ver van klinische toepassing is het werk van Japanse onderzoekers, die erin slaagden embryonale stamcellen bij muizen tot levensvatbare eicellen te laten uitgroeien. De diertjes brachten vervolgens levend en gezond nageslacht ter wereld, dat zelf – langs de natuurlijke weg – ook weer nageslacht kreeg. De Japanners hadden nog wel ‘draagmoeders’ nodig bij wie de eicellen zich verder konden ontwikkelen: de droom van een proces dat geheel in vitro verloopt, is dus nog geen werkelijkheid geworden. Bovendien was er nog dit niet onbelangrijke detail: de methode werkt niet bij menselijke stamcellen. Maar, meent Science, de uitkomsten van de Japanse experimenten bieden wel uitstekende kansen om de rol van genen en andere factoren die de vruchtbaarheid en de ontwikkeling van eicellen bepalen nauwkeuriger dan ooit te bestuderen.

Junk-DNA

Over genetica gesproken: als zo vaak de laatste jaren staan ook nu een paar doorbraken in het teken van dit vakgebied. TALENs is hier het toverwoord: ‘Transcription activator-like effector nucleases’. Een hele mond vol voor de mogelijkheid om specifieke genen te inactiveren door, zoals Science het omschrijft, ‘moleculaire kruisraketten’ af te schieten op het genoom. Tot dusver was het veranderen of uitschakelen van genen een kwestie van raken of missen: onderzoekers waren niet in staat om met precisie te bepalen waar een nieuw gen in het genoom terecht zou komen, of welk deel van het DNA werd uitgeschakeld in zogeheten knock-outexperimenten. Juist dat maakte het zo moeilijk om genen te ‘corrigeren’ of te bepalen wat specifieke genen precies doen. Met behulp van TALENs kan dat wel. Tot dusver zijn ze met succes uitgeprobeerd bij zebravissen, padden en vee. Mensen moeten nog even wachten, maar met menselijke cellen zijn ook al veelbelovende resultaten geboekt.

En dan was er het Encode Project. Tien jaar lang is daar bijna 300 miljoen dollar in geïnvesteerd en dat heeft in september 2012 meer dan 30 wetenschappelijke artikelen opgeleverd en 15 terabytes aan data. Het project is in wezen het vervolg op het grootscheepse Humane Genoom Project. Dat bracht aan het licht dat slechts 1 tot 2 procent van ons DNA codeert voor eiwitten. Het Encode Project keek naar de rest, naar wat in de wandeling ook wel ‘junk-DNA’ werd genoemd. Het staat nu vast dat een deel van dit DNA – naar schatting 20 procent, meldt Nature – een essentiële rol vervult bij het aan- en uitzetten van genen.

De resultaten van het project leidden het afgelopen jaar tot juichende berichtgeving in de pers, terwijl sceptische wetenschappers waarschuwden voor overspannen verwachtingen. Hoe het ook zij, mede dankzij dit project staat vast dat ongeveer 8 procent van het DNA bij alle mensen identiek is, of hooguit in zeer licht gevarieerde vorm voorkomt. Dat duidt op erfelijke eigenschappen met een hoog evolutionair voordeel voor iedereen onder alle levensomstandigheden. Ook weten we nu dat een deel van het junk-DNA is gelinked met bepaalde genen die een hoger of juist lager risico op bepaalde ziekten met zich meebrengen. Conclusie: de regulatie van deze genen, en niet de genen als zodanig, bepalen of we bepaalde ziekten krijgen of niet. Zo zijn nieuwe risicofactoren voor multipele sclerose en de ziekte van Crohn aan het licht gekomen.

Brein

Veelbelovend is de komst van brein-machine-interfaces. Een Amerikaans onderzoeksteam implanteerde bij een patiënt haardunne elektroden in de motorische hersenschors, die haar in staat stelden met haar gedachten een mechanische, prothetische arm te bewegen. Toepassing in de kliniek is nog even toekomstmuziek, want de technologie is buitengewoon duur en patiënten kunnen er voorlopig alleen mee overweg onder gecontroleerde laboratoriumcondities. Maar het begin is er.

Het brein blijft ook de komende jaren focus van omvangrijk onderzoek. Grote verwachtingen heeft Science van het Human Connectome Project waarin de hersenen van 1200 gezonde volwassenen – onder wie 300 tweelingparen – gescand zullen worden. De bedoeling is individuele variaties in de verbindingen tussen de verschillende hersengebieden op te sporen en te onderzoeken, om zo te kunnen bepalen in hoeverre die variaties bijdragen aan individuele verschillen in cognitie en gedrag.

Vogelgriep

Op andere fronten zat het wat minder mee in 2012, aldus Nature. Zo liep de ontwikkeling van nieuwe medicijnen niet naar verwachting. De FDA keurde weliswaar twee medicijnen tegen obesitas goed -– Belviq (lorcaserine) and Qsymia (phentermine plus topiramaat, een anti-epilepticum) – en ook Truvada, bedoeld om te beschermen tegen seksuele hiv-besmetting, kreeg groen licht. Maar twee monoklonale antilichamen waarvan veel werd verwacht in de strijd tegen de ziekte van Alzheimer – bapineuzumab en solanezumab – maakten hun beloften allerminst waar.

Hevig en nog steeds niet uitgewoed is verder het debat dat ontstond nadat onder meer onderzoekers van het Erasmus MC onder leiding van prof. Ron Fouchier dierexeperimenteel hadden laten zien dat enkele genetische aanpassingen van het H5N1-virus (vogelgriep) voldoende waren om transmissie via de lucht te bevorderen. De publicatie van de resultaten in zowel Science als Nature werd vertraagd omdat Amerikaanse terreurbestrijders vreesden dat de gegevens misbruikt zouden kunnen worden door bioterroristen. In een interview met Medisch Contact in februari zei Fouchier daarover: ‘Als een viroloog een wapen zou willen maken, zou hij dit virus niet gebruiken.’ In mei en juni van het afgelopen jaar verscheen de studie alsnog in druk. Maar de controverse bleef, constateren zowel Science als Nature. Internationale consensus over de risico’s van dit type onderzoek is niet bereikt; sinds januari 2012 wordt een vrijwillig moratorium in acht genomen.

Henk Maassen