Systeemgeneeskunde is een must

Systeemgeneeskunde en ernstige astma

Professor Peter Sterk, hoogleraar pathofysiologie, Academisch Medisch Centrum, Amsterdam

Veel (vormen van) astma
Wereldwijd lijden 300 tot 500 miljoen mensen aan astma. Binnen de problematische vormen van astma bestaan klinisch gezien enorm veel verschillende typen. Van astma als ‘co-morbiditeit’ bij een andere chronische aandoening, via een astma die veel zogenoemde exacerbaties vertoont (tijdelijke verslechteringen) tot astma die slecht reageert op ontstekingsremmers of luchtwegverwijders. 
De uitingen van astma verschillen niet alleen klinisch. Ook op cellulair niveau bestaan er vermoedelijk veel verschillende vormen van deze complexe ziekte. Door middel van onderzoek met monoklonale antilichamen (stoffen die heel specifiek één stof kunnen blokkeren) is bijvoorbeeld ontdekt dat verschillende ontstekingsfactoren een rol spelen. Het blokkeren van één van die stoffen, Interleukine 5 (IL-5) heeft evenwel geen significant effect op het beloop van de ziekte, net zo min als het blokkeren van IL-13. De reden: de ziekte is té complex en het ziektebeeld té heterogeen voor het simpelweg blokkeren van één van de schakels; dat wil zeggen als je deze middelen ‘zonder aanzien des persoons’ aan willekeurige astmapatiënten geeft. Het ontrafelen van de complexiteit van astma zou er evenwel toe kunnen leiden dat er patiëntengroepen in beeld komen die wel degelijk baat hebben bij het blokkeren van specifieke ontstekingsroutes.

Het geheim van leven
Halverwege de vorige eeuw probeerde de Oostenrijkse natuurkundige Erwin Schrödinger een definitie te geven van ‘leven’. Zijn essay ‘What is life?’ (Dublin, 1944) is tot op de dag van vandaag een goed handvat om de complexiteit van biologische systemen te begrijpen. Schrödinger beschreef levende organismen niet alleen als zelf-organiserende, open systemen waar energie en bouwstoffen ingaan en afvalstoffen er weer uit, maar bovenal als niet-lineaire systemen. Bij een bepaalde input is de output niet zomaar te voorspellen. Bovendien is er altijd fluctuatie in een biologisch systeem. Er is dus geen ‘homeostase’, maar eerder sprake van fluctuerende homeokinese. Leven is een deterministische chaos.

Ook astma is chaos 
Net als het leven zelf is ook astma niet te omschrijven met één of enkele simpele klinische parameters. Een eigenschap als longfunctie is op zijn best één van de verschillende karakteristieken. Eén blik op de doorsnede van een grote of kleine luchtweg van een gezond persoon of een astmapatiënt laat al zien dat hier veel meer aan de hand is dan een enkelvoudig probleem met de luchtwegen.

U-BIOPRED
Binnen het Europese Innovative Medicines Initiative, IMI loopt het project U-BIOPRED: unbiased biomarkers for the prediction of respiratory disease outcomes. Eén van de doelen van het project is om op verschillende niveaus de karakteristieken van astma te beschrijven. Dat loopt van de beschrijving van de genen in het DNA en de epigenetische modulatie daarvan, via de beschrijving van RNA en eiwitten (de zogenoemde transcriptomics en proteomics), de beschrijving van alle microben en andere micro-organismen die wij gewenst dan wel ongewenst bij ons dragen (het microbioom), en afweer- en ontstekingsfactoren tot uiteindelijk de beschrijving van longfunctie en symptomen en de kwaliteit van leven van astmapatiënten.
De verschillende profielen van astmapatiënten die uit deze analyse komen zullen gebaseerd zijn op het combineren van meerdere van dit soort ‘vingerafdrukken’ van een patiënt. De karakteristieken op de verschillende niveaus laten zich daarmee combineren tot een complete ‘handafdruk’ van verschillende biomarkers en klinische karakteristieken die in gezamenlijkheid iets moeten zeggen over het subtype van de ziekte en het verwachte beloop, en ook over de klinische effectiviteit van verschillende therapieën. Bovenden moeten uit deze analyses nieuwe doelen voor betere medicijnen naar boven komen.
Wanneer uit deze analyse 300 tot 500 miljoen individuele patiënttypen en bijbehorende therapieën zouden komen, zou de effectieve bestrijding van astma onbetaalbaar worden. Gelukkig laten de verschillende subtypen patiënten zich clusteren in hoofdgroepen met een bijbehorende ‘grote gemene deler’ in de uiting van het type astma.

Elektronische neus
Eén van de nieuwere en aantrekkelijke manieren om verschillende typen astmapatiënten in te delen is op basis van de stoffen in de uitademingslucht. In een goede teug uitademingslucht zijn potentieel 3.000 verschillende stoffen te detecteren. En het gaat nog relatief makkelijk ook. Deze vluchtige organische componenten zijn met – in medische termen – spotgoedkope technologie, real time te meten. Samen met het instituut MESA+ van de Technische Universiteit in Twente en met Phillips worden nu sensoren ontwikkeld die een handvol specifieke vluchtige stoffen kunnen meten. Een serie van dat soort sensoren zouden gecombineerd kunnen worden in een zogenoemde elektronische neus, die de belangrijkste onderscheidende vluchtige stoffen in de uitademingslucht van mensen kan scannen. 
Op experimentele schaal blijkt dat bestaande elektronische neuzen heel goed in staat zijn om te voorspellen of een astmapatiënt zal gaan reageren op een ontstekingsremmer; zelfs al beter dan andere beschikbare parameters. De uitdaging is nu om op basis van het uitademingsprofiel te voorspellen of astmapatiënten misschien ook zullen reageren op één van de antilichamen tegen ontstekingsfactoren; dat zijn immers stoffen waarvan bekend is dat ze maar bij een heel beperkt deel van de patiënten zin hebben.
 
Systeembenadering naar de spreekkamer 
Door deze ontwikkelingen begint de systeembenadering van de geneeskunde steeds beter binnen bereik te komen. Daarvoor moet een combinatie worden gemaakt van een moleculaire, cellulaire, functionele en ook een klinische beoordeling van en door de patiënt. Mede door eenvoudige technologie, zoals een goedkope elektronische neus, wordt deze geïntegreerde benadering ook binnen bereik van de spreekkamer van de arts gebracht.

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