Remmen en beter behandelen van artrose via moleculair kraakbeenonderzoek
Prof. Tim Welting (CAPHRI) wist al vroeg heel zeker dat hij zijn fundamentele moleculaire kennis wilde inzetten om maatschappelijk impact te creëren. Dat doet hij nu met zijn onderzoek gericht op artrose. Tim Welting: “Artrose is groot en wordt nog veel groter. Dat heeft veel impact op onze maatschappij. Ik hoop met mijn onderzoek bij te dragen aan het remmen van artrose. Als we het ziektebeloop kunnen vertragen is dat voor individuele patiënten en de maatschappij een enorme winst. Met het moleculaire kraakbeenonderzoek in onze vakgroep Orthopedie in Maastricht kunnen we daar echt iets in betekenen”.
Over artrose
Tim Welting: “Het aantal patiënten met artrose explodeert. Op dit moment hebben ongeveer 1,5 miljoen patiënten artrose in Nederland en dat zal de komende 25 jaar verdubbelen. We weten nog niet goed waar die enorme stijging vandaan komt. Vaak wordt gezegd ‘we worden ouder, dus de kans op gewrichtsslijtage - en dus artrose - wordt groter’. Maar dat artrose puur een slijtageziekte zou zijn, is een misverstand. Zeker, ouder worden speelt een belangrijke rol in de kans op artrose, maar we zien in tegenstelling tot 20 jaar geleden dat mensen artrose ook op steeds jongere leeftijd krijgen. Hoe dat kan, begrijpen we nog niet goed. Het kan te maken hebben met omgevingsfactoren, leefstijl, genetica en veel andere factoren.
Mensen met artrose hebben we nu geen medicijnen te bieden die de ziekte remmen. We kunnen met een aantal behandelingen tijdelijk symptomen als pijn behandelen maar uiteindelijk zal bij de meeste patiënten over worden gegaan tot het vervangen van het gewricht. Die chirurgische ingreep wil je echter het liefst zo lang mogelijk uitstellen zodat de prothese zo lang mogelijk mee kan gaan. Het actief vertragen van het ziektebeloop en langer behouden van het eigen gewricht zal dus een grote gezondheidswinst en impact hebben op zowel patiënt als maatschappij”.
Andere manieren van behandeling zoeken
Welting: “Mechanische belasting en met name overbelasting door een ongezond lichaamsgewicht en/of leefstijl zijn belangrijke factoren voor de ontwikkeling van artrose. En als je naar artrose kijkt als ‘mechanische slijtage aandoening’, dan is een orthopedische prothese een logische manier om het mechanische probleem en de daarmee gepaard gaande pijn te verhelpen. Voor veel patiënten is het dan ook een uitstekende behandeling. Maar naast de mechanische component is artrose vooral een biomoleculair en cellulair gedreven ziekte. Als we artrose willen remmen en de patiënt het gewricht langer willen laten behouden, dan moeten we additionele en andere behandelingen ontwikkelen. Bij de vakgroep Orthopedie werken we met clinici en onderzoekers in het hele spectrum van moleculen en cellen tot en met de individuele patiënt en de populatie. Mijn onderzoek, richt zich op drie pijlers: het moleculair begrijpen van artrose, het ontwikkelen van medicijnen die artrose remmen en het verfijnen van de moleculaire diagnostiek: we komen er namelijk steeds meer achter dat er veel variatie zit in het ziektebeloop”.
Mijn hypothese is dat het mogelijk is om artrose te remmen; daar is bij mij alles op gebaseerd.
Moleculair begrijpen
Welting: “Mijn leerstoel heet 'Experimentele orthopedie in het bijzonder de moleculaire biologie van kraakbeen’. Dat moleculaire element is mijn expertise; het echt begrijpen en moleculair doorgronden van artrose. Mijn hypothese is dat het mogelijk is om artrose te remmen. Daar is bij mij alles op gebaseerd. De biologie geeft ons de basis om dat te geloven. Ik heb de afgelopen jaren meerdere voorbeelden gezien dat we kraakbeencellen een richting op kunnen sturen die hen een gezonder profiel geeft. Deze basis stelt mij in staat om medicijnen en verfijndere diagnostiek te ontwikkelen”.
Ontwikkelen medicijnen
Welting: “Voor de ontwikkeling van medicijnen werken we aan twee hoofdtakken. De eerste zijn peptiden: dat zijn kleine stukjes eiwit. In de afgelopen vijftien jaar hebben we als lab vier peptiden ontwikkeld die verschillende ziekteprocessen in artrose aangrijpen. Op twee daarvan zijn patenten gebaseerd; die worden nu door een bedrijf verder ontwikkeld zodat ze hopelijk bij de patiënt kunnen komen. De tweede tak is small molecules. Hierbij kijken we naar nieuwe compounds1 en naar repurposed drugs. Bij repurposed drugs gaat het om bekende medicinale compounds die al langer geleden zijn ontwikkeld en al veilig zijn bevonden. Met deze small molecules pakken we het grootschalig aan: in zogenaamde high throughput drug screens2, kunnen tegelijkertijd heel veel testen worden uitgevoerd. In hoge-capaciteit laboratoriumplaten testen wij honderden verschillende medicijncondities tegelijkertijd. Als daar iets bij zit wat de kraakbeencel een gezonder profiel geeft, kan dat een kandidaat compound zijn om verder te onderzoeken. Het grote voordeel van werken met al bestaande medicijnen is dat als er een succesvolle kandidaat bij zit, de kans dat deze relatief snel bij de patiënt terecht kan komen groter is. Maar dat zal per geval bekeken moeten worden”.
Diagnostiek: subtypen ontdekken
Welting: “Tot slot proberen we ook te werken aan moleculaire diagnostiek. Zoals gezegd hebben we nu geen medicinale behandelingen die artrose kunnen remmen, stoppen of omdraaien. Als we die willen ontwikkelen is het belangrijk om te weten welke patiënt op welk medicijn reageert. We proberen daarom patiëntgroepen (subtypen) te identificeren om daarbij passende medicijnen te vinden. In dit onderzoek kijken we naar (bijvoorbeeld) het vocht in een kniegewricht: welke moleculen zitten erin en vinden we hierin subtypen van artrose? Het bijzondere is dat we de directe interpretatie van de samenstelling van dit vocht en biologische consequenties ervan niet zelf doen: we laten het de cel doen. Die kan dat van nature immers het allerbeste. Met technologie die we in ons lab ontwikkelen gebruiken we kraakbeencellen, die we uitrusten met een soort moleculaire ‘thermometer’ en dan blootstellen aan het gewrichtsvocht. De cel geeft vervolgens met een lichtsignaal aan hoe hij op zijn veranderde omgeving reageert. Daaruit kunnen we lezen of de cel zijn omgeving als ‘ziek’ interpreteert en of er verschillende reacties worden waargenomen. Dankzij deze technologie zijn we mogelijk subgroepen van artrose op het spoor. Met kennis over subtypen willen we betere aansluiting vinden bij toekomstige behandeling van artrose”.
Met de ontwikkeling van dit soort modellen werken we ernaar toe dat we in de toekomst minder diermodellen hoeven te gebruiken.
Proefdiervrij
Welting: “Vrij recent zijn we met een groot subsidieproject gestart via het Groeifonds. Het doel is om op een proefdiervrije manier te komen tot modellen waarmee we artrosemedicijnen kunnen ontwikkelen en valideren. Daarvoor gebruiken we een celmodellen met relevante cellen van artrosepatiënten om de natuurlijke patiëntsituatie zo goed mogelijk na te bootsen. Daarom werken we ook samen met bedrijven die bijvoorbeeld ‘cartilage3-on-a-chip’ technologie ontwikkelen, waarbij kraakbeencellen belast kunnen worden op een natuurlijke manier. Met de ontwikkeling van dit soort modellen werken we ernaar toe dat we in de toekomst minder diermodellen hoeven te gebruiken. Dat is om veel redenen belangrijk, maar zeker ook omdat de voorspellende waarde van een dierexperiment, voor de artrosewereld, beperkt is. We willen immers uiteindelijk de patiënt kunnen behandelen”.
Impact maken
Welting: “Als vakgroep Orthopedie willen we impact maken voor orthopedische patiënten. We zien en voelen de sociale verantwoordelijkheid om niet alleen biomedische innovaties te ontwikkelen, maar juist ook om deze in het MUMC+ concrete impact te laten hebben voor de artrosepatiënt. De activiteiten van onze vakgroep in onderzoek, zorg en onderwijs, dragen daar hopelijk aan bij”.
“Ik denk vaak terug over de stap die ik 20 jaar geleden heel bewust heb gezet, om mijn kennis van de fundamentele biologie in te zetten om significante maatschappelijke medische problematiek aan te pakken. Letterlijk je wetenschap gebruiken om een groot gezondheidszorgprobleem proberen op te lossen. Hoe het zou uitpakken kon ik toen niet bedenken maar ik zit er nu middenin en ben ik met vele motiverende collega’s, zeer betrokken onderzoeksfondsen en patiëntorganisaties vastbesloten impact te creëren”.
1Verbindingen.
2High throughput screening is een geautomatiseerd proces waarin duizenden stoffen (in dit geval small molecules) op hun effectiviteit worden gescreend om nieuwe geneesmiddelen te ontdekken.
3 Kraakbeen.
Tekst: Eline Dekker
Foto: Joey Roberts
Lees ook
-
Smartphone-app herkent beginnende longaanval bij astma en COPD
Veranderingen in de stem, gemeten via een app op de smartphone, kunnen wijzen op een beginnende longaanval bij mensen met astma of COPD. Dat blijkt uit onderzoek van longarts Sami Simons (NUTRIM) en zijn team.
-
Tien jaar bouwen aan de revalidatie van morgen
De Academische Werkplaats Revalidatie bestaat tien jaar. Wat is er in die tijd opgebouwd en wat gaat de komende jaren gebeuren? " We willen revalidatie een integraal onderdeel maken van het zorglandschap", zegt Jeanine Verbunt.
-
Extra zakken in de doktersjas
FHML heeft het eerste keuzeonderwijsvak in Nederland opgezet, waarbij studenten zonder witte jas meelopen bij een maatschappelijke of zorgorganisatie.UM news