alles over stofwisselingsziekten

Wisselstof

Editie 1

Maart 2022

Vaste rubrieken

  • Column Hanka

    Hanka

    <p><span style="color: rgb(255, 255, 255); background-color: rgb(255, 255, 255);">Hanka Dekker is oprichter en directeur van VKS. Zij hee...
    • Column
    meer over Column Hanka
  • Werk in uitvoering

    <p><strong style="color: rgb(255, 255, 255);">Op deze pagina laten we u zien waar VKS en vrijwilligers zich voor inzetten. Wilt u iets de...
    meer over Werk in uitvoering
  • Ziekte onder de leden

    <p>Vanaf nu is onze nieuwe website online. Voor de laatste keer, voegen we ook hier een overzicht toe, van alle ziekten waarmee we leden ...
    meer over Ziekte onder de leden
  • Column Petra

    Petra

    <p><strong>Petra is een creatieve duizendpoot. Ze heeft een studerende dochter en woont samen met haar vriend. Petra heeft een glycogeens...
    • Column
    meer over Column Petra
  • In Memoriam

    <p>Een kind, partner of kleinkind moeten verliezen aan een stofwisselingsziekte doet veel verdriet. Onze gedachten en condoleances gaan u...
    meer over In Memoriam
  • Minilevers naar nieuwe hoogten

    update van onderzoek Sabine Fuchs

    <p><em>In het laboratorium van het Hubrecht Instituut in Utrecht kweekt Sabine Fuchs minilevers uit stamcellen van patiënten om het ziekt...
    • Wetenschap
    meer over Minilevers naar nieuwe hoogten
  • Alles wat je nooit wilde weten (deel2)

    Fascinaties nuttig maken

    <p>Zoveel mogelijk mensen, zoveel mogelijk informeren en steunen in hun proces aangaande een stofwisselingsziekte. Dat is al sinds 1994 d...
    • Parels
    meer over Alles wat je nooit wilde weten (deel2)

In deze editie

  • De puzzelstukjes op hun plek

    MPS 3 C / Sanfilippo C

    <p><strong>Het komt vaak voor dat een stofwisselingsziekte wordt vastgesteld in de kindertijd. Noura (46) weet echter pas sinds anderhalf...
    • Ervaringsverhaal
    meer over De puzzelstukjes op hun plek
  • Metabolisme is super-interessant!

    Ieder stapje is er een

    <p>Na in 2015 in Amsterdam zijn Masterdiploma in Biomedische wetenschappen behaald te hebben, begon Daan Panneman (1991) aan zijn promoti...
    • Wetenschap
    meer over Metabolisme is super-interessant!
  • ‘Niels is de uitzondering waarbij het zo goed gaat!’

    Very long-chain acylCoA dehydrogenase deficiëntie (VLCADD)

    <p><strong>Negentien jaar geleden was Niels de eerste baby in Nederland die gediagnosticeerd werd met VLCADD, een vetzuuroxidatiestoornis...
    • Ervaringsverhaal
    meer over ‘Niels is de uitzondering waarbij het zo goed gaat!’
  • “Ik doe steeds weer een stapje terug”

    De ziekte van Schindler type II

    <p>In een Grandcafé midden in het centrum van Eindhoven ontmoet ik op een regenachtige woensdagmiddag Judith. Dit Grandcafé ligt niet ver...
    • Ervaringsverhaal
    meer over “Ik doe steeds weer een stapje terug”
  • Promovenda Laura Tseng

    ‘'Stevige stap gezet om PDE in de hielprik-screening te krijgen’

    <p><span style="color: rgb(0, 0, 0);">De kans dat je met Pyridoxine-Dependent Epilepsy (PDE, Pyridoxine-Afhankelijke Epilepsie in het Ned...
    • Wetenschap
    meer over Promovenda Laura Tseng

Ieder stapje is er een

Metabolisme is super-interessant!

Na in 2015 in Amsterdam zijn Masterdiploma in Biomedische wetenschappen behaald te hebben, begon Daan Panneman (1991) aan zijn promotieonderzoek bij de afdeling Kindergeneeskunde van het Radboudumc in Nijmegen onder begeleiding van dr. Richard Rodenburg en prof. dr. Jan Smeitink. Afgelopen oktober was daar de verdediging van zijn proefschrift met de titel: ‘Het ontrafelen van nieuwe mitochondriële mechanismen met behulp van functionele genetica’

Voor dit proefschrift deed Daan onderzoek naar patiënten met een mitochondriële aandoening die, na genetische diagnostiek, een schadelijke variant blijken te hebben in een gen waarvan niet bekend was dat deze betrokken was bij een mitochondriële functie. Naar aanleiding hiervan heeft hij een modelsysteem ontwikkeld om beter het effect van genetische defecten te kunnen bestuderen.

Ik spreek Daan een paar weken na zijn verdediging op zijn voor de komende drie jaar nieuwe werkplek: de afdeling Genetica van het Radboudumc, waar hij nu postdoctoraal onderzoek doet naar de genetica van erfelijke vormen van blindheid. Daan haalt me voor de ingang van gebouw 34 op en dat is maar goed ook; alleen zou ik de weg niet goed hebben kunnen vinden. We raken nog lopend naar een spreekkamer al in gesprek over zijn boeiende promotieonderzoek en na een beker koffie gehaald te hebben, gaan we er eens goed voor zitten.

“Ik wist al tijdens mijn Bachelor studie Biomedische wetenschappen dat ik metabolisme super interessant vond, het is zo’n complex mechanisme”, begint Daan zijn verhaal. “Wist je dat het een van de oudste medische disciplines is en dat de eerste enzymen al 100 jaar geleden beschreven zijn? En dat er ondanks dat nog een wereld aan extra kennis op dit gebied nodig is? Dat is ontzettend fascinerend. Toen ik mijn master ging doen, heb ik gekozen voor biochemie en metabole ziekten en hierdoor kwam ik in het AMC op het genetisch metabole laboratorium terecht waar veel onderzoek werd gedaan naar stofwisselingsziekten. Ik heb stage gelopen bij Riekelt Houtkooper (zie Wisselstof editie 3, september 2020) en ik ben van daaruit naar Engeland, naar Cambridge, gegaan. Hier vond onderzoek naar evolutionair metabolisme plaats. Dit was wel echt ‘hard core’ biochemie. Men onderzocht er of de oorsprong van het leven gebaseerd is op temperatuur en pH-waarden, door het medium waar gist in gekweekt wordt, met daarin glucose, te steriliseren (verhitten op 120º C.) waarna er zich intermediairen (tussenproducten) ontwikkelen die ook in een andere metabole route voorkomen. 

Mijn onderzoek hing daar weer aan vast, maar ik vond het allemaal wel heel erg ver van de patiënt afstaan. Het is zo dat biomedische wetenschappen een soort van ‘achterkant van de geneeskunde’ is; daar waar geneeskunde stopt gaan wij verder qua moleculair uitpluizen van dingen, maar dit miste ik wel in Cambridge. Gelukkig kwam er in die periode een positie vrij in het Radboudumc. Een functie op het grensvlak van diagnostiek en fundamenteel onderzoek en dat sprak me heel erg aan. Aan de ene kant patiëntgericht – je werkt met patiëntcellen – en aan de andere kant heel functioneel waarbij je heel diep gaat om er achter te komen wat er nu precies met die patiënt aan de hand is. Je gaat hiermee verder dan diagnostiek.

Nieuwe genen

Ik heb onderzoek gedaan naar patiënten die klinisch en biochemisch gediagnostiseerd werden met een mitochondriële afwijking, waarna vervolgens met behulp van Whole Exome Sequencing (WES) (zie kader) in het DNA gekeken werd waar precies die mutatie te vinden was. Apart was dat die gevonden werd op genen die vooralsnog niets met mitochondriën te maken hebben. Maar omdat de mutatie er wel zit, zou er toch een relatie kunnen zijn.

Mitochondriële ziekten kunnen op heel veel plaatsen in het lichaam problemen veroorzaken, eigenlijk in vrijwel ieder orgaan. We denken op dit moment dat er zo’n 1500 verschillende genen iets met mitochondriën te maken hebben – dit is voorspeld door een computersysteem – maar we hebben er pas 1100 in kaart gebracht. Hiervan zijn er weer 250 aangedaan in patiënten. Mijn onderzoek was erop gericht nieuwe genen te vinden die invloed hebben op de mitochondriële functie.

Eigenlijk ging dat als volgt: een patiënt wordt verdacht van een mitochondriële ziekte, waarna een diagnostische screening (ECG, MRI en bloedonderzoek) plaatsvindt. Ook worden er huid- en spierbiopten afgenomen, omdat hierin de activiteit van de enzymen in de mitochondriën gemeten kunnen worden. In mitochondriën – de energiefabriekjes van de cel – zitten vijf verschillende enzymencomplexen. Meten we een verminderde activiteit, dan weten we dat er iets niet in orde is. Vervolgens kijk je met WES naar de stukjes DNA die coderen voor eiwitten en zo kun je kijken of en waar er ergens een fout zit.

Vervolgens redeneren we andersom: we kunnen als we de fout gevonden hebben op celniveau uitpluizen wat er precies aan de hand is. Dit doen we door in gecontroleerde condities een goede versie van het gen in een fibroblast (huidcel) in te brengen met behulp van een gestript virus, waarna we kijken of de mitochondriële functie verbetert. Als dat zo is, dan is dat een goede indicatie dat die gevonden variant leidt tot dat specifieke mitochondriële defect.

Al snel kwamen we erachter dat fibroblasten in kweeksystemen in een laboratorium niet altijd dezelfde mitochondriële defecten laten zien als in het spierbiopt. En dat is eigenlijk ook wel logisch; spieren vragen veel meer energie dan huid en een defect is dan ook veel eerder zichtbaar. Echter zijn fibroblasten voor laboranten veel handiger, omdat ze goed door kunnen delen, alhoewel, ze houden niet van de virussen die we inbrengen en gaan nog wel eens dood. Een ander modelsysteem, wat meer op een spierbiopt lijkt, zou dus een betrouwbaarder resultaat kunnen opleveren.

Whole Exome Sequencing (WES)

Whole Exome Sequencing (WES) wordt ook wel exoomsequencing genoemd. Het is een diagnostische test, waarmee het volledige eiwit-coderende gedeelte van het DNA – het exoom – geanalyseerd wordt op fouten.

Het hele lichaam bestaat uit cellen en in iedere cel bevindt zich een celkern met 46 chromosomen. In deze chromosomen, die in 23 paren liggen, zit DNA. DNA bevat de lettercode van al onze erfelijke eigenschappen (genen). Alle 20.000 genen waaruit het exoom bestaat, maken ons tot wie we zijn. Een erfelijke aandoening ontstaat vaak door een fout in de lettercode van het exoom (een mutatie). Door nu alle lettercodes een voor een te vergelijken met die van gezonde mensen (bijvoorbeeld de ouders) kan een genfout worden opgespoord. Voor WES wordt bloed afgenomen, waarna het DNA wordt geïsoleerd uit lymfocyten (witte bloedcellen) in het bloed. Dit DNA wordt vervolgens geanalyseerd.

Myotubes

In het modelsysteem wat lijkt op een spier maken we gebruik van gemakkelijk kweekbare myoblasten, dit zijn voorlopers van myotubes. Deze myotubes lijkten al wel op spierweefsel; ze kunnen bijvoorbeeld samentrekken en gebruiken hiervoor energie. In deze myoblasten brengen we de gevonden varianten in en veranderen het DNA. Dit doen we met CRISPR/Cas9; een bekende techniek waarmee je het DNA van een cellijn kunt veranderen door er een stukje uit te knippen. Eenvoudig gezegd bevat DNA informatie over eiwitten in codes van steeds drie letters. Deze worden codons genoemd en ieder codon wordt vertaald in een aminozuur. Als je hier een stukje uitknipt, gaat de cel aan de slag om dit te repareren met een nieuwe letter. Deze letter is echter niet specifiek bedoeld voor het betreffende aminozuur maar wordt random gekozen. Hierdoor kloppen de combinaties van drie letters niet meer en kan het eiwit niet meer geproduceerd worden.

Dit systeem hebben we getest op een onderdeel van de vijf eiwitcomplexen in de mitochondriën; NDUFS4, waarvan we weten dat een defect in dit gen een mitochondriële ziekte veroorzaakt. Verander je de code, dan schakel je dit eiwit uit. Het is ontzettend boeiende materie, maar er moet nog veel gebeuren voordat we hiermee daadwerkelijk voor patiënten iets kunnen betekenen. Dit is echt nog wel de next frontier. We kunnen wel fouten in het DNA op metabool niveau meten, maar de capaciteit om alle subtiele varianten te testen, is er nog lang niet. Je moet je ook afvragen wat je in de praktijk precies kunt met deze kennis: metabole ziekten manifesteren zich op allerlei plaatsen in het lichaam waardoor gerichte aanpak van het gendefect erg lastig is. Dat iets in een Petrischaaltje iets kan verbeteren, wil nog niet zeggen dat het in het lichaam goed terechtkomt en hetzelfde effect heeft. Maar goed, iedere stap is er een

"Dat iets in een Petrischaaltje iets kan verbeteren, wil nog niet zeggen dat het in het lichaam goed terechtkomt en ook een effect heeft"

Postdoctoraal onderzoek

Inmiddels houd ik me alweer zes maanden bezig met mijn postdoctoraal onderzoek naar genetica en erfelijke blindheid en de kans bestaat dat ik genetica en metabole afwijkingen in de toekomst kan gaan combineren. Maar dan moet er wel de mogelijkheid zijn dit te doen. Het is allemaal zo zeldzaam en er zijn maar weinig mensen mee bezig. Daarnaast is dergelijk onderzoek zeer tijdrovend en kost het veel geld, geld dat moeilijk vrijgemaakt wordt omdat het weinig rendement oplevert voor bijvoorbeeld farmaceuten. Als ik voor mijn PhD geen beurs van onder meer het Prinses Beatrixfonds en diverse patiëntenorganisaties, zoals de Tjallingh Roorda Foundation en Stofwisselkracht, had ontvangen, dan was ook mijn onderzoek niet mogelijk geweest. Ik ben hier dan ook heel dankbaar voor.”

Tijdens het gesprek met Daan heb ik ademloos geluisterd. Wat is het menselijk lichaam toch een ingenieus, maar super complex systeem en wat kan er veel – maar toch ook weer niet.

“We hebben nog een lange weg te gaan hoor”, zegt Daan. “Voorlopig blijft het nog bij genetische diagnose, waardoor ouders beter geïnformeerd kunnen worden over het verloop van een metabole aandoening en misschien aan familieplanning kunnen doen. Dit verandert helaas nog niets aan het feit dat ziek ziek is en dat we dat op DNA niveau nog niet kunnen repareren.”

Door Mariët Jonkhout