Radboudumc Expertisecentrum voor Erfelijke metabole ziekten informatie voor researchers

Inleiding

Het RCMM doet fundamenteel en toegepast onderzoek naar mitochondriën en mitochondriële stoornissen. Deze studies worden uitgevoerd onder leiding van wetenschappers met een klinische, (cel)biologische of (bio)chemische achtergrond. De verzamelde gegevens worden gebruikt voor het ontwikkelen van nieuwe behandelingen voor mitochondriële stoornissen. Daarnaast levert onderzoek naar mitochondriële aandoeningen informatie op over de rol die mitochondriën spelen in het verouderingsproces en in neurodegeneratieve ziekten, zoals de ziekte van Parkinson.

Het onderzoek binnen het RCMM is onderverdeeld in drie subthema’s:

1. Structuur en functie
2. Cellulaire gevolgen
3. Klinische aspecten

Deze zijn onderling verbonden om een gemeenschappelijk doel te bereiken: de ontwikkeling van nieuwe strategieën om mitochondriële aandoeningen aan te pakken.

Thema: Structuur en functie

Het doel is om te begrijpen hoe de mitochondriële energiestofwisseling is aangesloten op andere celbiologische processen. Hnderzoek wordt uitgevoerd op verschillende niveaus van complexiteit en combineert een holistische, systeembiologische benadering met een diepgaande analyse van belangrijke celbiologische processen die gekoppeld zijn aan mitochondriële functie. Een belangrijk deel van het onderzoek is het bestuderen van de pathofysiologische cellulaire gevolgen van storingen in het mitochondriële oxidatieve ATP genererende systeem. Vaak worden patiënt-afgeleide cellijnen met pathogene mutaties gebruikt voor dit onderzoek.

Thema: Cellulaire gevolgen

Het doel is om te begrijpen hoe de mitochondriële energiestofwisseling is aangesloten op andere celbiologische processen. Hnderzoek wordt uitgevoerd op verschillende niveaus van complexiteit en combineert een holistische, systeembiologische benadering met een diepgaande analyse van belangrijke celbiologische processen die gekoppeld zijn aan mitochondriële functie. Een belangrijk deel van het onderzoek is het bestuderen van de pathofysiologische cellulaire gevolgen van storingen in het mitochondriële oxidatieve ATP genererende systeem. Vaak worden patiënt-afgeleide cellijnen met pathogene mutaties gebruikt voor dit onderzoek.

Thema: Klinische aspecten

Het gemeenschappelijke doel van de leden van het klinisch onderzoeksteam is het vergroten van het welzijn van de patiënten voor wie we zorgen. We werken aan het vergroten van de aandacht voor mitochondriële ziekten, het optimaliseren van diagnostiek, de ontwikkeling van diagnostische richtlijnen, lange termijn follow-up van groepen patiënten, het ontwikkelen en valideren van klinisch relevante uitkomstmaten, prognostische scores en biomarkers, de evaluatie van de meest gebruikte medicijnen en anesthesie in relatie tot mitochondriële functie en de ontwikkeling van geneesmiddelen en klinische interventiestudies. Het subthema clinical aspects bestaat uit zes deelonderwerpen die nauw samenhangen met de andere twee subthema’s en met nationale en internationale mitochondriële klinische centra.

Programma's

Het Radboud Centrum voor Mitochondriële Geneeskunde (RCMM) draagt bij aan diverse onderwijsprogramma’s van de studies Geneeskunde, Biomedische Wetenschappen, Moleculaire Levens Wetenschappen en de master Molecular Mechanisms of Disease. Het expertisecentrum richt zich vooral op programma’s voor excellente studenten, waaronder het Radboud Honours Programma. Daarnaast organiseert het RCMM regelmatig workshops voor professionals.

Nieuwe ziektegenen

Uitdagingen binnen de DNA diagnostiek
DNA diagnostiek is gericht op het in kaart brengen van het erfelijk materiaal (het zogenaamde DNA) van de patiënt, om daarmee de genetische oorzaak van ziekte vast te stellen. Deze genetische informatie kan van belang zijn voor eventuele behandelopties en voorspellingen over het ziektebeloop. Daarnaast is de genetische informatie belangrijk bij familieonderzoek, bijvoorbeeld in het geval er meerdere patiënten in uw familie voorkomen. Ook kan er vaak een duidelijke uitspraak worden gedaan over de kans die kinderen hebben om de aandoening te krijgen.

Sinds enige jaren is het mogelijk om het erfelijk materiaal van een patiënt met behulp van één genetische test volledig in kaart te brengen. De zogenaamde “whole-exome (of -genome) sequencing” technieken die hiervoor worden gebruikt, zijn een fantastische ontwikkeling voor de diagnostiek van erfelijke aandoeningen, zoals mitochondriële ziekten.

Echter, deze ontwikkelingen brengen ook nieuwe uitdagingen met zich mee. Ook bij gezonde mensen varieert het erfelijk materiaal van persoon tot persoon. Deze verschillen zijn normaal en verklaren bijvoorbeeld waarom we verschillen in oog- of haarkleur. Hoe weten we dan welke van de meer dan honderdduizend genetische variaties die we bij een patiënt kunnen detecteren de ziekte veroorzaakt?

Om hier achter te komen is het belangrijk om de genetische informatie van een patiënt te analyseren in samenhang met heel veel andere gegevens die van de patiënt bekend zijn, zoals bijvoorbeeld de resultaten van enzymonderzoek in spier- en huidbiopten. Mede aan de hand van deze informatie kunnen we de meer dan honderdduizend genetische variaties filteren, zodat er uiteindelijk slechts één of een klein aantal variaties overblijven als mogelijke oorzaak van het ziektebeeld van de patiënt.

Deze variaties kunnen we vervolgens systematisch verder onderzoeken met behulp van zogenaamde “functional genomics” testen. Zo kunnen we bijvoorbeeld in het laboratorium een gezonde versie van de genetische variatie inbrengen in gekweekte patiëntcellen uit een huidbiopt, om daarna te testen of de mitochondriële enzymafwijkingen in deze cellen worden hersteld. Op deze manier kunnen we bewijzen dat een genetische variatie de functie van de mitochondriën van de patiënt verstoord.

Het RCMM zet zich in voor het op grotere schaal inzetten van deze zogenaamde "functional genomics" technieken. Het op deze wijze leveren van hard bewijs dat een genetische variatie ziekteveroorzakend is, is van groot belang voor het vaststellen van de diagnose bij de individuele patiënt. Daarnaast is deze informatie ook uitermate belangrijk voor de interpretatie van genetische informatie van andere mitochondriële patiënten die nu en in de toekomst nog onderzocht zullen worden. Ook leren de resultaten van genetisch onderzoek bij patiënten ons veel over het functioneren van de mitochondriën, zowel bij ziekte als gezondheid, wat ons helpt bij het onderzoek in het RCMM naar nieuwe behandelmogelijkheden voor mitochondriële patiënten.

Uitkomstmaten en trials

Uitkomstmaten
Wil je weten hoe lang je bent dan pak je een meetlint. Wil je weten hoe snel je rijdt dan kijk je op de snelheidsmeter. Maar wat nu als je wilt weten hoe ziek je bent? Of hoe veel beter je functioneert dan daarvoor? Dan moet je daarvoor een geschikt meetinstrument hebben.

Bij patiënten met een energiestofwisselingsziekte is het een grote uitdaging om de juiste meetinstrumenten te kiezen. Kiezen we voor een vragenlijst over de kwaliteit van leven?  Kiezen we voor de hoeveelheid beweging? Of kiezen we voor kwaliteit van beweging of coördinatie? En met welke meetinstrumenten gaan we dat vervolgens meten?

Deze meetinstrumenten, ook wel uitkomstmaten genoemd, zijn niet alleen belangrijk om te meten hoe ziek iemand is maar is ook een belangrijk hulpmiddel om te bepalen of iemand beter wordt na behandeling. Hiermee is het een essentieel onderdeel van klinische trials, waarin veiligheid en effect van interventies wordt gemeten op gezonde en zieke vrijwilligers.

Binnen het RCMM zoeken we naar uitkomstmaten voor energiestofwisselingsziekten. We doen hiertoe korte onderzoeken bij gezonde en zieke vrijwilligers. Een voorbeeld hiervan is het validatie onderzoek van de GaitRite, waarop het looppatroon wordt vastgelegd door de computer. Door zowel gezonde als zieke vrijwilligers te eten, kunnen we vaststellen of bijvoorbeeld loopsnelheid of paslengte anders is bij zieke vrijwilligers. Ook kijken we hoe nauwkeurig we het looppatroon kunnen meten. Zo leren we of we met dit instrument kunnen meten of een medicijn werkt.

In klinische trials wordt de veiligheid en het effect gemeten van een zogenaamde interventie (medicinaal of niet-medicinaal). Met behulp van een combinatie van uitkomstmaten kunnen we in deze trials bepalen of bijvoorbeeld een nieuw medicijn zorgt voor een verbetering. Daarmee zijn uitkomstmaten een integraal onderdeel van het ontwerp van deze klinische studies en van groot belang op de weg naar een behandeling voor energiestofwisselingsziekten.