Op basis van celblaasjes en de moleculaire profielen die onderzoekers daarin aantreffen, kan het risico worden bepaald op specifieke hart- en vaatziekten. En dit vóór er symptomen opduiken. VITO stelde binnen het Interreg TTD-project de analyse van deze biomerkers op punt.
Elke dag sterven meer dan honderd Belgen aan een cardiovasculaire (cv) aandoening. Daarmee blijven hart- en vaatziekten een van de belangrijkste doodsoorzaken in ons land. En door de toenemende levensverwachting zal het aantal patiënten met een cv-aandoening de komende decennia alleen maar toenemen. Hierdoor zullen ook steeds meer mensen noodzakelijke onderzoeken moeten ondergaan van hun hart en bloedvaten. Deze onderzoeken kosten echter tijd (en geld) en kunnen belastend zijn voor de patiënt.
Innovatief technologisch platform
Het risico op hart- en vaatziekte kan niet alleen worden teruggedrongen door betere preventie en een gezondere levensstijl, maar ook door vroegere diagnostiek – idealiter nog vóór de eerste symptomen opduiken. Dat laatste vormde de kern van Trans Tech Diagnostics (TTD), een (ondertussen afgerond) Europees Interreg-project waarin de ontwikkeling centraal stond van een innovatief technologisch platform voor efficiënte, accurate en weinig (voor de patiënt) belastende cardiovasculaire diagnostiek. Het project liep van begin 2016 tot begin 2020.
In TTD werd gefocust op het vroegtijdig herkennen van een verhoogd risico op cv-aandoeningen, en wel via een nieuwe soort biomerkers, namelijk extracellulaire vesikels. Dat zijn minuscule blaasjes van hoogstens 150 nanometer groot (een nanometer is tachtigduizend keer zo klein als de dikte van een menselijke haar) die door de cellen in ons lichaam worden uitgestoten en waarvan de samenstelling de gezondheid van die cellen weerspiegelt. Die samenstelling kan bepaald worden via onderzoek van bloedstalen. Het grote voordeel van deze biomerkers is dat ze een accurate voorspelling geven en cv-aandoeningen aan het licht kunnen brengen nog voordat er sprake is van symptomen.
Cellen met stress
Maar op welke vesikels moet er in een staal van een patiënt precies worden ingezoomd, zodat een gepersonaliseerd risico kan worden bepaald op hart- en vaatziekte? Dat was de taak van VITO binnen het TTD-project. Samen met de projectpartners werd de afgelopen jaren gezocht naar nieuwe en fijnere detectiemethoden voor vesikels. ‘In feite zochten we naar signalen in de vesikels die erop wijzen dat de cellen waaruit ze voortkomen, ontstekingsverschijnselen vertonen’, zegt Inge Nelissen van VITO. ‘Om die signalen te kunnen oppikken moeten we niet alleen verschillende soorten biomoleculen kunnen detecteren, maar moeten we de vesikels ook in vitro kunnen “opwerken” zodat deze signalen duidelijk meetbaar worden.’
Binnen TTD, dat ontstond uit een samenwerking tussen de universiteiten van Hasselt en Maastricht (vandaar het grensoverschrijdende karakter van dit Interreg-project), werd een zogeheten ‘bio-assay’ ontwikkeld, een biologische testomgeving in miniatuur waarmee het potentieel en de concentratie van ontstekingsgerelateerde vesikels kan worden bepaald aan de hand van het effect op levende cellen en weefsels. Omdat hart- en vaatziekten vaak het gevolg zijn van een vroege of sluimerende ontsteking in de bloedvaten, werd dit bio-assay uitgerust met zowel cellen van menselijke bloedvaten als van het immuunsysteem. Het assay werd vervolgens geïntegreerd in een daarvoor geschikte drager, een lab-on-a-chip.
VITO (in samenwerking met de universiteiten van Hasselt en Maastricht) maakte van dit bio-assay gebruik om de juiste biomoleculen te kunnen selecteren en de moleculaire profielen die een indicator zijn voor een verhoogd risico op welbepaalde cv-aandoeningen. Daarbij werd gefocust op artherosclerose (aderverkalking) en angina pectoris (pijn op de borst als gevolg van een slecht werkende hartspier). De VITO-onderzoekers keken naar endotheelcellen die de basis vormen van de bloedvaten, en naar monocyten en macrofagen – zeg maar de eerstelijnsdefensie van het immuunsysteem.
Uniek analysevermogen
De meting van de vesikels gebeurde met hypergevoelige flowcytometrie, een techniek die toelaat individuele deeltjes (zoals vesikels) tot op een resolutie van 50 nanometer te detecteren en identificeren. VITO kocht hiervoor gespecialiseerde apparatuur aan, waardoor het op het vlak van flowcytometrie nu technologie en expertise in huis heeft die uniek zijn in Vlaanderen. ‘Met deze apparatuur beschikken we over een analysevermogen dat we in geen enkele andere technologie zien’, zegt Nelissen.
Hoewel de techniek van flowcytometrie niet nieuw is, lieten standaardisatie en kalibratie vóór TTD van start ging nog te wensen over – althans voor de analyse van vesikels. VITO stelde die de afgelopen jaren op punt, waarbij ze ook protocollen schreef die hoogkwalitatieve analyses moeten garanderen. Daardoor is de diagnostiek op basis van extracellulaire vesikels in principe klaar om te worden geïmplementeerd in de klinische praktijk. Nelissen: ‘We kunnen vesikels, nadat we ze hebben opgewerkt uit bloed- of urinestalen, nu zowel kwantitatief als kwalitatief analyseren. Ziekenhuislabo’s moeten nu beslissen of ze de stap nemen en binnenshuis de diagnostiek verder willen ontwikkelen.’
Maar ook VITO wil haar onderzoek naar flowcytometrie op vesikels graag binnenshuis verderzetten. ‘We willen bijvoorbeeld met uitgebreidere bio-assays gaan werken om meerdere biomerkers tegelijkertijd op de vesikels te kunnen uitlezen. Daarnaast willen we ook opschuiven in de richting van de praktijk, door de vertaalslag te helpen maken naar klinische toepassingen’, aldus Nelissen.
De portfolio van de publieke partners van het consortium achter TTD is inmiddels ondergebracht in een aparte structuur: het TTD Open Technologie Platform. Dat dient als basis voor verdere samenwerking met externe partners of gebruikers. Op korte termijn is het de bedoeling om via een aantal demoprojecten laagdrempelige samenwerkingen aan te gaan. In aanloop naar het slotevent van TTD (dat uitgesteld werd wegens de coronacrisis) zal hierover gecommuniceerd worden door de projectpartners.
