Elk lichaam is uniek: hoe precisiegeneeskunde de gezondheidszorg verandert

De gezondheidszorg staat aan het begin van een nieuw tijdperk. Artsen kunnen voorspellen hoe groot het risico is dat we ooit kanker, hartziekten of een andere aandoening krijgen, en bieden oplossingen op maat.dinsdag 18 december 2018

Door Fran Smith
Foto's Van Craig Cutler
Op deze chip hebben onderzoekers van Cedars-Sinai in Los Angeles ruggenmergweefsel gekweekt van een patiënt met amyotrofe laterale sclerose (ALS). Op de achtergrond vormen motorische zenuwcellen (wit) en een bloedvat (rood) levend weefsel, gemaakt met stamcellen van de patiënt. Volgens Clive Svendsen, neurochemicus en hoogleraar geneeskunde, kunnen artsen met deze chips straks voorspellen hoe een patiënt reageert op verschillende medicijnen.
Op deze chip hebben onderzoekers van Cedars-Sinai in Los Angeles ruggenmergweefsel gekweekt van een patiënt met amyotrofe laterale sclerose (ALS). Op de achtergrond vormen motorische zenuwcellen (wit) en een bloedvat (rood) levend weefsel, gemaakt met stamcellen van de patiënt. Volgens Clive Svendsen, neurochemicus en hoogleraar geneeskunde, kunnen artsen met deze chips straks voorspellen hoe een patiënt reageert op verschillende medicijnen.
fotograaf CRAIG CUTLER (HAND WITH CHIP); SAMUEL SANCES, CEDARS-SINAI (BACKGROUND)

Twaalf jaar nadat Teresa McKeown dankzij zware chemokuren en een dubbele mastectomie genas van borstkanker stadium 3, keerde de ziekte terug, nog agressiever dan eerst. Dit keer hielp chemotherapie niet. Dag in, dag uit zat ze in een stoel in haar zitkamer, te slap om iets te ondernemen. In een uiterste krachtsinspanning hield ze vier dagboeken bij, voor haar man en haar drie volwassen kinderen, waarin ze verwoordde hoe zij de toekomst zag die ze waarschijnlijk niet meer samen zouden hebben.

Door de tumoren in haar buik kon ze bijna niet meer eten en ze viel af tot ze nog maar vijftig kilo woog. McKeown was een nuchtere vrouw, maar aan de vooravond van haar buikoperatie kreeg ze het te kwaad. Ze herinnert zich dat ze tegen haar dochter zei: ‘Als het helemaal mis is, of als er iets fout gaat tijdens de operatie, dan hoop ik dat ik snel overlijd. Want ik weet niet hoelang ik deze pijn nog kan verdragen.’

In haar wanhoop vroeg ze haar chirurg, Jason Sicklick, of er geen experimentele behandeling was die haar leven iets kon rekken. Het toeval wilde dat hij een van de hoofdonderzoekers was van een team dat zich bezighoudt met precisiegeneeskunde, een nieuw specialisme waarin de behandeling wordt toegesneden op individuele patiënten.

Deze methode steunt op nieuwe toepassingen in de genetica en data-analyse. Het betreft een radicaal andere behandeling van kanker dan de traditionele hedendaagse geneeskunde. Patiënten wordt niet langer het etiket van een bepaalde ziekte opgeplakt. Op basis van hun eigen, unieke biochemische samenstelling krijgen ze een advies op maat over preventie, diagnose en behandeling.

Cristina Iossa zingt voor haar vroeggeboren zoontje Alessandro op de neonatologische intensive care unit (NICU) van het universitair ziekenhuis in de Italiaanse stad Modena. Steeds vaker zijn ouders te vinden op NICU’s. ‘Voor deze baby’s is de stem van de moeder precisiegeneeskunde bij uitstek, omdat het geluid zich specifiek op hen richt en op niemand anders,’ zegt Manuela Filippa, onderzoeker aan de universiteiten van Valle d’Aosta en Genève. Bij pasgeborenen die de stem van hun moeder horen, zeggen onderzoekers, worden hersengebieden die een rol spelen bij het interpreteren van geluiden en het leren van taal optimaal ontwikkeld.
Cristina Iossa zingt voor haar vroeggeboren zoontje Alessandro op de neonatologische intensive care unit (NICU) van het universitair ziekenhuis in de Italiaanse stad Modena. Steeds vaker zijn ouders te vinden op NICU’s. ‘Voor deze baby’s is de stem van de moeder precisiegeneeskunde bij uitstek, omdat het geluid zich specifiek op hen richt en op niemand anders,’ zegt Manuela Filippa, onderzoeker aan de universiteiten van Valle d’Aosta en Genève. Bij pasgeborenen die de stem van hun moeder horen, zeggen onderzoekers, worden hersengebieden die een rol spelen bij het interpreteren van geluiden en het leren van taal optimaal ontwikkeld.

McKeown werd toegelaten tot I-PREDICT, een precisiekanker-onderzoek in het Moores Cancer Center van de University of California in San Diego. De onderzoekers daar vertrouwen niet op één bepaalde behandeling, maar analyseren het DNA in de kankercellen van de patiënt. Met een speciaal algoritme doorzoekt een computer data over duizenden genvariaties, honderden kankermedicijnen en miljoenen medicijncombinaties, om uit te komen bij de behandeling die bij deze specifieke tumor het beste werkt. Dat kan een nieuwe immuuntherapie zijn, een chemokuur, hormoontherapie of medicijnen die niet specifiek zijn goedgekeurd voor de bestrijding van kanker.

‘Het principe is simpel,’ zegt Razelle Kurzrock, oncoloog en directeur van het Moores Center for Personalized Cancer Therapy. ‘De beste medicatie vind je door de tumor goed te bestuderen, niet door alleen te kijken naar het aangetaste lichaamsdeel of naar de soort kanker waaraan ook honderd andere mensen lijden. Ik kijk alleen naar de patiënt die ik voor me heb.’

De tumoren van McKeown zaten vol mutaties, stuk voor stuk uniek. ‘Voor dit soort patiënten kunnen we meestal niet veel meer doen,’ zegt Kurzrock. Maar ze zijn wel weer heel goede kandidaten voor een nieuw type behandeling met immuun-checkpointremmers. Deze medicijnen voorkomen dat door tumoren afgescheiden eiwitten zich hechten aan immuuncellen en breken die eiwitten af. Het afweersysteem van de patiënt kan dan de kanker beter te lijf gaan. Meer mutaties houdt in dat de gereactiveerde immuuncellen harder moeten werken.

I-PREDICT selecteerde voor McKeown het medicijn nivolumab, een immuun-checkpointremmer die is goedgekeurd voor vergevorderde melanomen, nierkanker en bepaalde typen longkanker, maar niet voor borstkanker. Na twee infusen met het middel was het aantal tumormarkers in haar bloed met 75 procent gedaald. Vier maanden later, na nog meer infusen, was de kanker helemaal verdwenen.

Op een warme zomerdag anderhalf jaar na aanvang van de experimentele therapie, laat McKeown (57) me haar tuin zien in Valley Center, Californië. In de kurkdroge, met laag struik- gewas begroeide heuvels heeft ze een ruim één hectare grote tuin weten aan te leggen met gazons, bloeiende bomen en rozenstruiken met rode, witte, paarse, oranje en felgele bloemen.

‘Ik ben zo dankbaar,’ zegt ze. ‘Het idee van gezondheidszorg op maat spreekt me erg aan. Ongelooflijk, dat ze nu kunnen onderzoeken wat de mutaties veroorzaakt en hoe je die opruimt? Zeker als je dit afzet tegen een chemokuur, die het lichaam ook veel schade toebrengt. De ontwikkelingen kunnen me niet snel genoeg gaan.’

Met micro-instrumenten van een Da Vinci Xi-robot verwijderen chirurgen een kwaadaardige tumor bij een patiënt in de Champalimaud Foundation in Lissabon. Enkele kankercellen worden getransplanteerd in zebravislarven die dezelfde chemokuur krijgen als de patiënt. Dit om de effectiviteit van de behandeling te testen.
Met micro-instrumenten van een Da Vinci Xi-robot verwijderen chirurgen een kwaadaardige tumor bij een patiënt in de Champalimaud Foundation in Lissabon. Enkele kankercellen worden getransplanteerd in zebravislarven die dezelfde chemokuur krijgen als de patiënt. Dit om de effectiviteit van de behandeling te testen.
Zebravissen kunnen van groot nut zijn bij de keuze voor de beste chemotherapie voor kankerpatiënten. Bij de Champa-limaud Foundation injecteerden biologen Rita Fior en Miguel Godinho-Ferreira en hun team tumorcellen van patiënten in zebravislarven en gaven die dezelfde chemokuur als de werkelijke patiënten. Bij vier van de vijf patiënten voorspelden de larven correct dat het medicijn zou werken. De wetenschappers breidden de studie uit met meer patiënten en andere typen kankers. Voor dergelijk onderzoek worden ook wel muizen met menselijke tumoren gebruikt, maar deze methode is duur en duurt maanden. Zebravissen zijn goedkoop en makkelijk in de verzorging. Tests duren maar zo’n vier dagen.
Zebravissen kunnen van groot nut zijn bij de keuze voor de beste chemotherapie voor kankerpatiënten. Bij de Champa-limaud Foundation injecteerden biologen Rita Fior en Miguel Godinho-Ferreira en hun team tumorcellen van patiënten in zebravislarven en gaven die dezelfde chemokuur als de werkelijke patiënten. Bij vier van de vijf patiënten voorspelden de larven correct dat het medicijn zou werken. De wetenschappers breidden de studie uit met meer patiënten en andere typen kankers. Voor dergelijk onderzoek worden ook wel muizen met menselijke tumoren gebruikt, maar deze methode is duur en duurt maanden. Zebravissen zijn goedkoop en makkelijk in de verzorging. Tests duren maar zo’n vier dagen.
Bij de zebravis kleuren menselijke tumorcellen rood, celkernen blauw en bloedvaten groen.
Bij de zebravis kleuren menselijke tumorcellen rood, celkernen blauw en bloedvaten groen.
fotograaf RITA FIOR, CHAMPALIMAUD FOUNDATION

Precisiegeneeskunde kiest voor een heel andere benadering dan de conventionele, waarin vaak wordt gewerkt met algemene aanbevelingen die over de hele linie meestal wel goed uitpakken, maar misschien bij jou net niet. Het uitgangspunt is dat mensen op moleculair niveau allemaal anders zijn en dat die onderlinge verschillen onze gezondheid heel sterk beïnvloeden.

Wereldwijd werken onderzoekers aan technieken die zo’n tien jaar geleden nog ondenkbaar waren, zoals supersnelle DNA-sequencing, weefselkweek, het herprogrammeren van cellen en genetische manipulatie. Wetenschap en technologie maken het mogelijk om kanker, hartziekten en talloze andere aandoeningen te voorspellen, jaren voordat ze zich openbaren. Er komen technieken in beeld om het genenpakket van embryo’s aan te passen en erfelijke ziekten uit te roeien. Sommigen verwelkomen die technieken, anderen wijzen ze ten zeerste af.

Op de wat kortere termijn komen er dankzij dit onderzoek behandelingen op maat voor de weerbarstigste typen kanker. Afgelopen voorjaar berichtten onderzoekers over het totaal onverwachte herstel van een vrouw met uitgezaaide borstkanker. Judy Perkins genas na een experimentele therapie waarbij de tumoren werden belaagd met haar eigen immuuncellen. Het team, onder leiding van immuuntherapiepionier Steven Rosenberg, had de DNA-sequentie van haar tumor bepaald en de mutaties geanalyseerd. Ook nam het team bij een punctie immuuncellen weg, de zogeheten tumorinfiltrerende lymfocyten, en testte deze om te zien welke hiervan de genetische defecten in de tumor herkenden. Nadat de ‘winnende’ lymfo- cyten waren vermeerderd tot er miljarden van waren, werden ze met een checkpointremmer (pembrolizumab) bij Perkins ingespoten. Ruim twee jaar later is Perkins, een gepensioneerde ingenieur uit Florida, kankervrij.

Judy Perkins poseert bij de witte bloedcellen (tumorinfiltrerende lymfocyten, TIL’s) die haar van borstkanker afhielpen. De eerste keer dat Perkins kanker kreeg, werd haar linkerborst afgezet, maar de kanker kwam terug. Perkins kreeg te horen dat ze nog maar enkele maanden te leven had. Bij een experimentele behandeling, ontwikkeld door Steven Rosenberg van het National Cancer Institute, kreeg Perkins 82 miljard van haar eigen TIL’s ingespoten; haar
‘leger’, zoals zij het noemt.
Judy Perkins poseert bij de witte bloedcellen (tumorinfiltrerende lymfocyten, TIL’s) die haar van borstkanker afhielpen. De eerste keer dat Perkins kanker kreeg, werd haar linkerborst afgezet, maar de kanker kwam terug. Perkins kreeg te horen dat ze nog maar enkele maanden te leven had. Bij een experimentele behandeling, ontwikkeld door Steven Rosenberg van het National Cancer Institute, kreeg Perkins 82 miljard van haar eigen TIL’s ingespoten; haar ‘leger’, zoals zij het noemt.

Na één succesverhaal mag je nog niet spreken van een medische revolutie; twee andere patiënten uit Rosenbergs testgroep overleden. ‘Mijn geval biedt een sprankje hoop,’ zegt Perkins. ‘Maar het zal nog een tijd duren eer we begrijpen hoe we het immuunsysteem succesvol kunnen inzetten op basis van informatie uit big data.’ Op zichzelf is deze behandeling misschien niet revolutionair, maar het zegt wel iets over de potentie van precisiegeneeskunde. De unieke mutaties die ervoor zorgen dat iemand kanker krijgt, kunnen dezelfde ziekte ook bestrijden.

Dertig jaar geleden dachten wetenschappers nog dat het ondoenlijk was onze genetische code te kraken en de 3,2 miljard basenparen in ons DNA uit te lezen. ‘Iedereen wist zeker dat het nooit zou lukken,’ zegt Kurzrock. ‘Van zijn levensdagen niet! Maar in 2003 was het zover.’

Het Human Genome Project deed er dertien jaar over om de sequentie van een genoom te ontrafelen. Het kostte circa 850 miljoen euro en de inzet van wetenschappers uit zes landen. Tegenwoordig kost het aflezen van DNA zo’n 850 euro, en doet hypermoderne apparatuur het binnen één dag. Door deze technologie te combineren met nauwgezet moleculair onderzoek, krijgen we steeds meer oog voor de verbijsterende aantallen biochemische variaties die ieder mens uniek maken.

Hoe meer wetenschappers ontdekken over die verschillen, hoe minder verfijnd de conventionele geneeskunde overkomt. Veelgebruikte medicijnen, zoals statines of corticosteroïden, werken prima bij de meeste mensen. Maar bij een vrij grote groep niet, blijkt uit genetisch onderzoek. De Amerikaanse toezichthouder FDA heeft van zo’n honderd medicijnen vastgesteld dat ze bij mensen met bepaalde genvariaties een andere werking hebben.

Dit kan fatale gevolgen hebben. Zo wordt het medicijn clopidogrel, een antistollingsmiddel, standaard voorgeschreven aan patiënten die een hartaanval hebben gehad. Maar door een genvariant produceert een kwart van de Amerikanen enzymen die dit medicijn niet kunnen activeren. Alan Shuldiner, hoogleraar geneeskunde en genetisch onderzoeker aan de University of Maryland, ontdekte dat mensen die dit medicijn toch krijgen, dubbel zo veel kans hebben op een tweede hartaanval, of op overlijden binnen een jaar na de eerste. Veel experts verwachten dat we binnen tien jaar allemaal een DNA-profiel in ons medisch dossier hebben.

De nieuwe focus van de geneeskunde op genetisch onderzoek en grote databestanden zal leiden tot een breuk met het verleden. En tot onverwachte (en misschien niet altijd even prettige) veranderingen. Binnenkort weten we aan welke ziekten we mogelijk later in ons leven gaan lijden.

Lees het hele verhaal in de januari 2019 editie van National Geographic Magazine.

Lees meer