Systeemgeneeskunde is een must

Efficiënter gezonder, en beter

Professor Hans Westerhoff, hoogleraar systeembiologie, Universiteit van Amsterdam en Vrije Universiteit, Amserdam

Geneeskunde stokt
Wie zou er nog in het nieuwste vliegtuig durven stappen als dat niet vooraf uit en te na zou zijn getest met computersimulaties? Niemand! Waarom vertrouwen we een arts of een fabrikant van geneesmiddelen dan wel als we met een klacht in de spreekkamer komen, zónder dat die met goede modelstudies kan schermen? Moeten die niet eerst alle beschikbare kennis over een gezond en een ziek lichaam in één computermodel integreren? Een van de redenen waarom die vergelijking niet opgaat schuilt in de complexiteit van ons lichaam. Het lichaam is in vergelijking met dat vliegtuig domweg te complex voor een relatief eenvoudige simulatie.

Niet dat er tot nu toe niet is geprobeerd om dat complexe systeem tot in de puntjes te begrijpen. Zo is het budget voor Amerikaans kankeronderzoek tussen 1975 en nu met ruim 2.000% verhoogd. In diezelfde periode is de sterfte door kanker echter met ‘slechts’ 15% afgenomen. En die daling is dan ook nog eens voor het grootste deel te danken aan een afname van het aantal rokers, niet door de toegenomen inspanning van het onderzoek.

Te weinig en te dure geneesmiddelen
Er bestaan enkele duidelijke problemen bij het bestrijden van ziekten. Zo heeft een individuele patiënt slechts in 30 % van de gevallen baat bij het hem eerst verstrekte geneesmiddel. Die andere 70% gaat met een bij hem niet-werkend middel naar huis en meldt zich na verloop van tijd waarschijnlijk opnieuw bij de arts voor een volgende kans van 30%; als de ziekte in de tussentijd niet vanzelf is opgelost, zoals in gelukkig de meeste gevallen gebeurt. Al met al is er dus vertraging in de therapie, verhoogde ziektelast en meer dan drie keer zoveel kosten als in het geval dat een middel in één keer zou werken.

De verschillen tussen individuele patiënten hebben ook tot gevolg dat veel potentieel nuttige middelen niet worden geregistreerd omdat de effectiviteit voor de gehele populatie niet hoog genoeg is, of omdat de toxiciteit voor een kleine, niet vooraf te herkennen groep, te hoog is. Daardoor zijn ook zijn de kosten van de ontwikkeling van geneesmiddelen voor de farmaceutische industrie – en daarmee voor de maatschappij – onnodig hoog. En dit terwijl de effectiviteit en de veiligheid voor een geselecteerde groep wel degelijk goed zou kunnen zijn.

Netwerken
De reden dat goede geneesmiddelen niet per se bij iedereen werken is dat de meeste ziektes multifactorieel zijn, met andere woorden: het zijn netwerkziektes. Die netwerken verschillen per individu. Een oud paradigma in de pathologie stelt dat een ziekte wordt veroorzaakt door één zieke stof of factor, die vervolgens ergens in het lichaam een verstoorde functie veroorzaakt. De modernere netwerkbenadering gaat ervan uit dat er op verschillende plaatsen in een netwerk factoren kunnen haperen, waardoor uiteindelijk één en dezelfde functie verstoord kan raken. Aan die ene verstoorde functie kunnen bij verschillende patiënten dus geheel verschillende oorzaken ten grondslag liggen. Iedere patiënt heeft dan ook zijn eigen (combinatie van) geneesmiddelen nodig. Om therapie dus beter en gerichter te maken zul je die ingewikkelde netwerken moeten begrijpen.

Netwerk te ingewikkeld?
Een bekend voorbeeld van een netwerk is het metabole netwerk. Op basis van informatie in het DNA wordt een eiwit (enzym) gemaakt dat stof A omzet in stof B, die vervolgens door een volgend enzym wordt omgezet in stof C en zo verder. Op basis van de informatie in het genoom kun je zo een hele kaart maken van alle enzymen en omzettingen van de ene in de andere stof; anders gezegd: van een aardappel of een sperzieboon tot een werkende spier en een hersencel. Zo’n metabole kaart is in het voorjaar van 2013 daadwerkelijk gepubliceerd. Het netwerk blijkt dus weliswaar ingewikkeld, maar niet té ingewikkeld.

Ieder zijn eigen netwerk
De individuele verschillen tussen mensen op het gebied van gezondheid, ziekte en genezing, al dan niet met behulp van medicijnen, komen voort uit de verschillen in het netwerk. Verschillen in het DNA door mutaties of door een verschillende erfelijke achtergrond bepalen de kwaliteit en de kwantiteit van de interacties tussen de verschillende enzymen. Als er op cruciale plaatsen in het netwerk enzymen worden geblokkeerd of gestimuleerd kan dat betekenen dat de één bijvoorbeeld sneller is op de 100 meter sprint en de ander beter kan schaken, of dat bij de één medicijn A niet aanslaat, maar medicijn B wel.

Nog veel ontbrekende informatie
De metabole kaart is nog maar het begin van het begrip van een netwerk. Het is alsof je wel een wegenkaart hebt, maar geen informatie over stoplichten, maximum snelheden of wegwerkzaamheden: De metabole kaart is er slechts één uit een samenstel van meerdere kaarten. Ook de signaaloverdracht, in de vorm van hormonen of zenuwprikkels, vormt een kaart die weer interacties heeft met de metabole kaart en ook samen met die metabole kaart ziektes en gezondheid verklaart, net als de genexpressiekaart. Uiteindelijk moet er een bijna holistische, meerdimensionale verzameling van verschillende kaarten bestaan.

Netwerk in de praktijk: diëten
Kennis over netwerken kan consequenties hebben voor geneesmiddelen, maar ook voor voeding. Een voorbeeld daarvan kennen we al uit de praktijk van de hielprik. Door te meten of een baby PKU heeft (ophoping van het aminozuur phenylalanine en het giftige afvalproduct daarvan) kun je concluderen of het dieet moet worden aangepast: een mininetwerk avant la lettre. Uitgebreide informatie over de netwerken kan nog veel meer van dit soort bruikbare informatie over het beste dieet opleveren.

Netwerk in de praktijk: ontgifting
Kennis over het metabole netwerk kan ook informatie leveren over bijvoorbeeld het onschadelijk maken van medicijnen door het lichaam. De stof glutathion verwijdert in de lever ongewenste stoffen uit het lichaam. Door naar een deel van de metabole kaart te kijken kun je zien in hoeverre mensen verschillen in hun activiteit van glutathion. Zo kunnen we, door een paar aantal cruciale knooppunten uit het metabole netwerk in de lever in kaart te brengen en in bloed een aantal componenten te meten, nu al gaan voorspellen of iemand snel of juist traag geneesmiddelen afbreekt.

Netwerk in de praktijk: achilleshielen
Het in kaart brengen van het netwerk kan ook helpen om de achilleshiel van een ziekteverwekker te vinden. Door het netwerk van een eencellige trypanosoom te vergelijken met het netwerk van een rode bloedcel, kun je de plekken in het netwerk ontdekken waar je de parasiet kunt raken zonder de rode bloedcel te schaden.

Netwerk in de praktijk: Innovaties in de gezondheidszorg
Wanneer meer informatie uit het genoom via ICT en ‘dynamische metabole kaarten’ wordt gekoppeld aan de kennis uit de geneeskunde kan de zorg uiteindelijk efficiënter en beter worden. Bovendien kan het ook duidelijker worden hoe we gezond blijven. In plaats van alleen te denken in termen van (dure) medicijnen kunnen we meer gebruik maken van individuele diëten om mensen gezond te houden of beter te maken. Het denken in netwerken zal de gezondheidszorg dus goedkoper maken.

Ook onderzoeker moet netwerken
Het denken in geïntegreerde netwerken vereist van de betrokken onderzoekers ook dat zij meer moeten netwerken. Dat is nog enigszins in strijd met de heersende gedachte dat onderzoekers zouden moeten concurreren op het gebied van publicaties. Bovendien vereist het netwerken ook samenwerking tussen verschillende werelden: die van de medici, de wiskundigen en ook de ICT.

NFU Nederlandse Federatie van Universitair Medische Centra / Oudlaan 4, 3515 GA / Postbus 9696, 3506 GR Utrecht / T 030 273 98 80 / nfu@nfu.nl