Interview: Koen Reesink en Pim Vos over Cellsystemics. Een humaan meetmodel voor onderzoek naar vaatziekten.

• Humane Meetmodellen
• Nieuws

In het kader van het Humane Meetmodellen Programma zetten we onze projecten in de spotlight. Deze keer een duo interview met consortium- en projectleider dr.ir. Koen Reesink, werkzaam bij Cardiovascular Research Institute Maastricht (Maastricht Universitair Medisch Centrum) en medisch bioloog Pim Vos, CEO van consortium-partner Confocal.nl, over hun project ‘Platform for characterisation of cellular system dynamics for tissue disease stageing and programming for repair’ (CELLSYSTEMICS). Dit is een onderzoek waarmee via geavanceerde meetmodellen wordt gekeken welke regelmechanismen een cruciale rol spelen bij vaatweefselziekten, zoals aneurysma, vaatveroudering, en hoge bloeddruk.

Hoe kwam jullie project tot stand?

Koen: “Het project is gaan lopen toen de tweede subsidieoproep voor Humane Meetmodellen vanuit de Samenwerkende Gezondheidsfondsen (SGF), Health~Holland, NWO en ZonMw, bij mij binnenkwam. Die oproep had als doel het ontwikkelen van innovatieve, humane meetmodellen gericht op begrip en preventie van ziekten. Dit had direct mijn interesse, mede door mijn in de afgelopen 20 jaar opgebouwde expertise op het gebied van bloedvaten en mijn promotie-onderzoek binnen de hartchirurgie. Ook binnen de directie van Maastricht UMC was er vraag naar meer onderzoek op dit vlak.

Ik ben met een aantal jonge onderzoekers verkennende gesprekken gaan voeren binnen ons instituut, maar ook met verschillende externe partners en bedrijven die technologie kunnen leveren om metingen te kunnen doen en informatie te integreren. Zodoende ben ik met Pim van Confocal.nl in contact gekomen. Hun gespecialiseerde apparatuur en microscopen maken cellen en structuren zichtbaar, zonder daarbij de cellen in hun natuurlijke gang van zaken te verstoren. Iets wat bij andere microscopen wel kan gebeuren door een te sterke blootstelling aan licht.”

Pim: “Mede door mijn achtergrond als medisch bioloog was ik snel enthousiast om deel te nemen aan het consortium. Het geeft ons de kans bij te dragen aan baanbrekend onderzoek en daarnaast helpt het ons de meetinstrumenten te blijven innoveren aan de hand van vragen en wensen die leven in het vakgebied.”

This is  a human kidney, with 4 labels : 405 (green) nucleus, 488 (blue) is pan-protein, in 561 (magenta) is ACTN4, 640 (orange) blood vessels

Wat willen jullie bereiken met dit project?

Koen: “Een aorta aneurysma is een plaatselijke verwijding van de grote lichaamsslagader. Het is een potentieel zeer dodelijke aandoening; wanneer een aneurysma scheurt en je bent buiten het ziekenhuis is de kans meer dan 80% dat je eraan overlijdt. Ook bij een geplande operatie is er nog steeds een aanzienlijke kans op overlijden. De aandoening komt het meest voor bij mensen boven de 60 jaar. Roken, hoge bloeddruk, en vaatwandveroudering zijn daarbij belangrijke risicofactoren. Als mensen met hart-vaatproblemen in de kliniek worden gezien, worden ze preventief gescreend voor aneurysmata. Ook mensen bekend met zeldzame genetische afwijkingen die al vroeg in het leven (leeftijd 15-35 jaar) een vergrote kans geven op aneurysmavorming, worden preventief gescreend. Met zo’n screening kan een aneurysma opgespoord worden, maar het geeft weinig inzicht in het eerdere of toekomstige ziekteverloop, iets wat juist voor patiënten heel belangrijk is. Zij hebben het gevoel rond te lopen met een tikkende tijdbom in hun borst. Alle kennis over een eventueel verder verloop is dan van belang.

Hoewel gericht op ziekte, willen we met dit onderzoek vooral meer zicht krijgen op de normale onderhouds- en herstelprocessen in de vaatwand. De mechanische belasting van de aorta is namelijk enorm: Elke dag wordt aorta weefsel tot 25% uitgerekt en dat ongeveer 2 miljard keer in 60 jaar. Er is geen artificieel materiaal wat zo’n belasting zo lang uithoudt. Dus welke regelmechanismen zorgen ervoor dat de aorta bij velen van ons zo lang mechanisch stabiel blijft?

En van daaruit redenerend, wat zorgt er dan voor dat die mechanismen falen waardoor een aneurysma kan ontstaan? Toepasbare kennis over welke rol vaatwandcellen hebben is van cruciaal belang om de verschillende stadia van weefselziekte te onderscheiden en uiteindelijk een preventieve behandeling te ontwikkelen. Dankzij de fundamentele focus kunnen de inzichten die uit ons onderzoek voortkomen ook een enorme impact hebben op het gebied van hoge bloeddruk en andere vaatziekten. De grootste en belangrijkste uitdaging is om de complexiteit van het systeem van onderling samenhangende mechanismen van de cel te ontrafelen.

Hiervoor ontwikkelen we een humaan meetmodel; een kunstmatige afspiegeling van de werkelijkheid die toch de relevante omstandigheden en mechanismen in een vaatwand omvat, inclusief de belasting die zo’n vaatwand te verduren heeft en het effect daarvan op de cellen. In dit model bestuderen we, voor elke patiënt afzonderlijk, ‘normale’ vaatwandcellen – verkregen middels uit bloed opgewerkte stamcellen – door ze te contrasteren met ziektecellen. Met behulp van geavanceerde meetapparatuur kunnen we zowel in de cellen kijken als naar hun omgeving, en mechanische en chemische tests doen, om zo de ziektegeschiedenis per patiënt te reconstrueren. We hopen daarmee ook meer inzicht te krijgen in het ziekteverloop, en te gaan zien hoe cellen mogelijk andere instructies kunnen krijgen, om preventieve weefselreparaties te laten plaatsvinden. Maar voorlopig is dit nog echt toekomstmuziek.”

Pim: “De opgedane inzichten en gebruikte technieken zullen zeer waarschijnlijk toepasbaar zijn op tal van andere weefsels die ook blootstaan aan voortdurende belasting zoals long- en huidweefsel, maar bijvoorbeeld ook tumorweefsel.”

Koen: “Omdat het uitgangspunt een humaan meetmodel is, draagt het onderzoek ook bij aan de verfijning en vermindering van dierproeven waar die noodzakelijk zijn.”

Wat zijn de grootste successen tot nu toe?

Pim en Koen: “Met dit project hebben we nieuwe, verschillende technieken van technologie en weefselonderzoek kunnen samenbrengen. Zo kunnen we in dit model nu al met geavanceerde meetinstrumenten diep in individuele cellen kijken en deze langdurig volgen terwijl ze worden blootgesteld aan belastingen zoals die in het lichaam ook voortkomen. Iets wat niet eerder op deze manier is gedaan en zich ook leent voor onderzoek naar andere type weefsels.

Daarnaast beschouwen we de samenwerking in het consortium als een wezenlijk succes. Deze verloopt zeer soepel, waardoor we telkens snel stappen kunnen maken en nieuwe dingen exploreren. Zowel de wereld van het onderzoek als die van het bedrijfsleven zijn nogal dynamisch!”

Wat zijn mogelijke toepassingen voor de toekomst?

Koen: “We verwachten dat er na het project een aantal geoptimaliseerde werkwijzen en nieuwe producten of toepassingen zijn ontstaan, waardoor we uiteindelijk patiënten met een aorta aneurysma beter kunnen helpen. De wetenschappelijke resultaten kunnen ook vertaald worden naar andere ziekten waarbij veerkracht bij mechanische belasting cruciaal is, bijvoorbeeld bij long-, huid-, en spierziekten en kanker. En in methodologisch opzicht zijn onze bevindingen ook direct bruikbaar in studies met co-culturen en organoïden, en bij het maken van weefselprotheses. Het CELLSYSTEMICS humane meetmodel maakt proefdiervrije innovaties op termijn mogelijk omdat we met menselijke weefsels en cellen werken, en daarbij de situatie in het lichaam het beste kunnen benaderen.”

Het CELLSYSTEMICS-project is een samenwerking tussen Cardiovascular Research Institute Maastricht (CARIM, MUMC+), TU Eindhoven, Optics11Life, Confocal.nl, HCM Medical, BioSPX, STEMCELL Technologies, en Contactgroep Marfan Nederland. Bekijk hier de LinkedIn pagina voor meer informatie.