Afgeronde onderzoeksprojecten

OI

Towards therapy for OI (Osteogenesis Imperfecta)

Osteogenesis Imperfecta (OI) is een erfelijke bindweefselaandoening met een prevalentie van 6-7/100.000. De aandoening wordt gekenmerkt door botbreuken bij geen of geringe aanleiding. Er kunnen ook andere kenmerken aanwezig zijn zoals blauw oogwit, gehoorverlies, tandafwijkingen, overbeweeglijkheid van de gewrichten en korte gestalte. OI is klinisch heel variabel, waarbij mensen met OI tijdens het leven een licht verhoogde frequentie van botbreuken kunnen hebben tot meer dan 100 botbreuken die al optreden in de baarmoeder of rondom de geboorte. Vanwege deze klinische variabiliteit wordt OI onderverdeeld in 5 typen (OI type 1-5).

OI wordt bij de meeste mensen veroorzaakt door een mutatie (verandering) in het COL1A1 gen of het COL1A2 gen. Deze mutaties zijn vaak heel verschillend. Er zijn meer dan 1000 verschillende mutaties beschreven die OI kunnen veroorzaken. Wanneer iemand een mutatie in het COL1A1 of COL1A2 gen heeft, is er sprake van een afwijkende of verlaagde productie van het eiwit collageen type 1.

Voor de behandeling van OI is bisfosfonaattherapie beschikbaar via pillen of infusen, maar deze therapie remt de botafbraak, terwijl OI vaak ontstaat door een genetisch defect dat leidt tot onvoldoende/afwijkende botvorming. Het is belangrijk om een therapie te ontwikkelen die zich daarop richt. Daarom ging de studie van start, gericht op reparatie van het gendefect in cellen buiten het lichaam. De reparatie zou moeten gebeuren met een techniek genaamd CRISPR/CAS9. Zes volwassen mensen met OI, met een aangetoonde genetische oorzaak (vaak een unieke mutatie in het COL1A1 of COL1A2 gen), stonden voor dit project een huidbiopt en urinemonster af in het Isala Ziekenhuis in Zwolle, waar het expertisecentrum voor volwassenen met OI gehuisvest is.

De cellen van de mensen met OI werden naar het iPSC CRISPR-expertisecentrum in het ERIBA centrum (onderdeel van het UMCG Groningen) getransporteerd. Daar werden de cellen geherprogrammeerd naar pluripotente stamcellen (induced pluripotent stem cells (iPSC). iPS cellen zijn cellen die de capaciteit hebben om elk willekeurig celtype te worden (huidcellen, levercellen, botcellen, etc.). Dit is goed gelukt en zijn er iPSC cellen uit urinecellen en ook uit huidcellen gemaakt.  

Vervolgens werd na veel experimenten via de CRISPR-CAS9 techniek de verantwoordelijke mutatie in de iPSC cellen succesvol gecorrigeerd. Na een dergelijke genetische reparatie is het belangrijk om te controleren of de reparatie precies gebeurd is en er geen andere foutjes (off target effecten) in het erfelijk materiaal van de iPSCs zijn bijgekomen. Dit gebeurde met whole genome sequencing (het bepalen van de volledige genetische code) in de iPS cellen en er werden geen andere foutjes aangetoond.

Met onze studie hebben we laten zien dat cellen van mensen met OI buiten het lichaam omgezet kunnen worden tot iPSC cellen die veilig gerepareerd kunnen worden.

Het project is een heel mooi voorbeeld van translationele samenwerking tussen bench (laboratorium) en bedside (dokter). Het is een innovatief project op het gebied van zeldzame (genetische) ziekten in Nederland en de rest van de wereld. Dat de resultaten van deze studie veelbelovend zijn blijkt al uit het feit dat er financiering is verkregen voor (inter)nationale vervolgprojecten met als uiteindelijke doel het opleveren van nieuwe en betere therapie voor mensen met OI.

Sanfilippo
Sanfilippo is een zeer progressieve en dodelijke stofwisselingsziekte. Bij de geboorte zijn er nog geen symptomen, maar vanaf tweejarige leeftijd gaan de mentale functies van kinderen achteruit en krijgen ze gedragsstoornissen. De meesten zijn al voor hun elfde levensjaar volledig rolstoelafhankelijk en gedementeerd en de kans is groot dat ze binnen enkele jaren zullen overlijden. Op dit moment is er nog geen effectieve behandeling voor Sanfilippo. Wel worden er vorderingen gemaakt door wetenschappelijk onderzoek, mede dankzij de inzet van het ZZF.

Necrotiserende Enterocolitis (NEC)
Necrotiserende Enterocolitis (NEC) is een dodelijke darmziekte, die jaarlijks ongeveer 150 te vroeg geboren couveusekinderen treft. Deze zeldzame ziekte veroorzaakt een verminderde doorbloeding van de darm, waardoor delen van de darm afsterven. Soms is een klein stukje darm aangedaan, maar vaak betreft het een veel groter deel. Hoe korter de zwangerschapsduur hoe groter het risico op NEC. Bij de allerkleinsten is het risico op NEC één op de tien en doodsoorzaak nummer een. Het sterftecijfer is hoog omdat er tot dusverre geen test voorhanden was om de ziekte al in een vroeg stadium te herkennen. Tot 30% van de kinderen overlijdt en de kinderen die het overleven ondervinden vaak levenslang complicaties, zoals een ernstige ontwikkelingsachterstand. Van de 128 kinderen in een recente studie ontwikkelden er 13 NEC, waarvan 7 zijn overleden binnen 24 uur na het stellen van de diagnose. Dit illustreert de urgentie voor de ontwikkeling van een nieuwe techniek om NEC op te sporen. Vroege herkenning geeft ons de kans op snellere behandeling van deze zeldzame ziekte, waarmee het sterftecijfer omlaag zal worden gebracht.

De eNose als diagnosemiddel
Vanwege de veelbelovende resultaten van eerder onderzoek wil kinderarts T. de Meij een vervolgstudie op meerdere couveuseafdelingen in Nederland uitvoeren. Het doel is om de geurprofielen van ontlasting van alle couveusekinderen die NEC krijgen te analyseren. Op basis hiervan kunnen we een getrainde neus voor NEC ontwikkelen. Wij denken dat de elektronische neus een relatief eenvoudige en goedkope methode is met veel potentie. Hoe sneller we de diagnose kunnen stellen, hoe meer babylevens kunnen worden gered.
De eerdere studie heeft aangetoond dat baby’s die NEC ontwikkelen een andere samenstelling van de darmflora hebben, al enkele dagen voordat de aandoening ontstaat. Dit biedt perspectief voor de preventie van NEC. In het vervolgonderzoek zal de NEC darmflora nauwkeurig in kaart worden gebracht en op basis daarvan kunnen de effecten van vroege manipulatie worden bepaald.
Aangezien het in deze fase erg lastig is financiering te verkrijgen, hebben de onderzoekers het Zeldzame Ziekten Fonds om hulp gevraagd. Op basis van de resultaten zijn de onderzoekers zeer ambitieus en enthousiast om de studie uit te rollen. Zo kunnen we deze ingrijpende aandoening in de toekomst sneller herkennen en manipuleren en het sterftecijfer terugbrengen.

Marshall-Smith Syndroom
Het Marshall-Smith Syndroom is een genetische afwijking die nog niet te behandelen valt. Het Marshall-Smith Syndroom is bovendien zo zeldzaam dat het slechts enkele kinderen in Nederland treft. Kinderen met deze ziekte zijn direct herkenbaar vanwege ongewone gezichtskenmerken als ondiepe oogkassen, een ingevallen neusbrug en blauwachtig oogwit. Ook ondervinden problemen zij met groei en voeding, ademhaling en hebben zij een verstandelijke en motorische ontwikkelingsachterstand. Zij hebben bovendien een lage levensverwachting. Het Marshall-Smith Syndroom is een aangeboren afwijking.

ALS
ALS is een zeldzame aandoening waarbij er sprake is van toenemende spierzwakte in armen, benen, gelaat en romp. Dit komt omdat zenuwcellen in het ruggenmerg, de hersenstam en de hersenen langzaam afsterven. In deze studie werd het effect van lithium onderzocht op de overlevingskansen van patiënten met ALS. Er zijn analyses uitgevoerd op effectiviteit en de veiligheid van het geneesmiddel. De effectiviteit werd beoordeeld door de overlevingsduur te vergelijken tussen patiënten die lithium gebruikten en patiënten die geen lithium gebruikten. Deze studie is de eerste en enige studie wereldwijd waarbij het effect van lithium op overleving is onderzocht.

Kawasaki
Kawasaki is een zeldzame ziekte van het hart die lijdt tot vaatontsteking bij kinderen. Genetische factoren spelen mee in de gevoeligheid voor de ziekte. Het is een zeldzame aandoening met complicaties die uiteindelijk kunnen leiden tot een hartinfarct. Na de acute fase van de ziekte wordt er een periodieke foto van de hartvaten geadviseerd. Voorheen gebruikten artsen hiervoor een CT-scan. Deze gaat echter met kankerverwekkende  straling gepaard, wat extra schadelijk is voor de veelal jonge patiënten. Het onderzoek heeft kunnen bepalen dat een CMRI van het hart een geschikt alternatief is voor deze methode. De onderzoekers hebben kinderen getest om zo de anatomie, functie en schade aan het hart en de kransslagaders vast te leggen met deze stralingsvrije methodiek.

Het is onmogelijk alle afgeronde onderzoeken naar zeldzame ziekten (mede) gefinancierd door het ZZF op de website te plaatsen, uiteraard hebben in de afgelopen jaren nog meer onderzoeken plaats gevonden. Heeft u een specifieke vraag, schroom niet om ons te bellen of mailen.

PKAN 
PKAN (Pantothenate Kinase-Associated Neurodegeneration) is een erfelijke aandoening die valt onder een groep van zeldzame aandoeningen die gekenmerkt worden door ijzerstapeling in de hersenen, Neurodegeneration with Brain Iron Accumulation (NBIA). PKAN is de meest voorkomende vorm van NBIA.
PKAN openbaart zich meestal op zeer jonge leeftijd. Er is op dit moment geen enkele behandeling beschikbaar voor deze ernstige ziekte. Patiënten, met de ‘klassieke’ en meest ernstige vorm van PKAN worden meestal niet ouder dan circa 15 jaar.
De ziekte openbaart zich in de eerste tien levensjaren, waarbij het gemiddelde rond de 3,5 jaar ligt. De eerste symptomen zijn daarbij onhandigheid, waarbij later meer merkbare problemen met lopen en achterstand in de ontwikkeling zichtbaar worden.
De meeste patiënten met het klassieke PKAN verliezen tussen hun 10e en 15e levensjaar het vermogen om onafhankelijk te bewegen, waardoor ze uiteindelijk in een rolstoel belanden. Eveneens krijgen de meeste patiënten rond deze leeftijd meer problemen met kauwen en slikken, waardoor ze sondevoeding nodig hebben.
Kinderen met PKAN lijden – in het gevorderde stadium van de ziekte – continu pijn én hun lichaam bevindt zich constant in een volledige verkramping. De spierspanning die deze verkramping veroorzaakt is zó krachtig, dat het regelmatig voorkomt dat bij kinderen – zonder dat zij vallen of stoten – de botten in hun eigen armen en benen breken. De kinderen zijn rusteloos, vertonen spierkramp en Parkinson-achtige verschijnselen. Veelal verliezen zij het vermogen om te kunnen lopen, te kunnen praten, te kunnen slikken en te kunnen zien. Dit alles terwijl zij zich hiervan volledig bewust zijn, want het verstandelijk vermogen van kinderen die lijden aan PKAN wordt niet aangetast. De ziekte is zwaar belastend voor patiënten en hun verzorgers, progressief en resulteert uiteindelijk in het overlijden van de patiënt op jonge leeftijd. Het hoofddoel van dit onderzoek was om op grote schaal voor menselijke consumptie geschikt ‘CoAct’ (‘4’-phosphopantetheine) te laten produceren dat zou kunnen worden toegediend aan patiënten met PKAN. Een door het onderzoeksteam ingeschakeld extern laboratorium heeft een methode ontwikkeld waar op grote schaal het beoogde medicijn kan worden geproduceerd.

Cystic Fibroses (CF)

Helper-eiwitten helpen CFTR–eiwitten beter op te vouwen

Cystic Fibrosis (CF), ook wel Taaislijmziekte genoemd, wordt veroorzaakt door een afwijking in het zogenaamd CFTR-eiwit. Hierdoor is  geen goed transport van zout en water via chloorkanaaltjes  in de cel mogelijk, waardoor in diverse organen (longen, darmen, alvleesklier, lever en voortplantingsorganen) taai slijm ontstaat. De schade in deze organen leidt tot toenemende  ziekteverschijnselen, schade aan de diverse organen en een vroegtijdig overlijden.

Taaislijmziekte is een aangeboren zeldzame ziekte. In Nederland zijn ongeveer 1.500 patiënten, jaarlijks overlijden er circa 20. De gemiddelde levensverwachting in Nederland is 30- 40 jaar, en dan dien je nog heel veel geluk te hebben, want velen overlijden op jonge leeftijd omdat longtransplantatie te laat komt. Dus… einde verhaal. Maar ook vóór overlijden is de kwaliteit van leven 0,0.

Elk eiwit in het menselijk lichaam wordt gemaakt als een kralenketting die moet worden ‘gevouwen’ tot de juiste vorm om goed te kunnen werken. Tijdens het vouwen is de kans groot dat delen van die ketting aan andere kettingen plakken of verkeerd opvouwen waardoor een defect ontstaat.

Bron: www.nwo-i.nl – Simulaties laten zien hoe kracht een gevouwen eiwit (A) in stappen ontvouwt. Nadat negentig bouwstenen (aminozuren) ontvouwen zijn ziet het eiwit er uit als in (B). Na verdere verhoging van de kracht ontvouwt het eiwit helemaal

Bij het vouwen zijn bijzondere eiwitten betrokken die als helper werken, als chaperonne. Ze voorkomen dat nieuwe, net gemaakte eiwitten aan elkaar plakken. Bij Cystic Fibrosis gaat  dat vouwen van het CFTR-eiwit niet goed. Door de werking van de helper-eiwitten te verbeteren of te sturen kan het CFTR-eiwit  beter gevouwen worden, waardoor wel goed werkende chloridekanaaltjes in de cel worden gemaakt.

Bron: www.nwo-i.nl – Simulaties laten zien hoe kracht een gevouwen eiwit (A) in stappen ontvouwt. Nadat negentig bouwstenen (aminozuren) ontvouwen zijn ziet het eiwit er uit als in (B). Na verdere verhoging van de kracht ontvouwt het eiwit helemaal

Recente onderzoeksresultaten laten zien  dat de fundamentele fout in het CFTR-eiwit kan worden overwonnen door behandeling met medicijnen. Het is ook duidelijk geworden dat een combinatie van medicijnen nodig is om voldoende herstel van het CFTR-eiwit te bereiken.

In dit onderzoek doet Professor Braakman van de afdeling Cellulaire EIwitchemie aan de Universiteit van Utrecht  met haar groep onderzoek om te achterhalen waar het precies mis gaat met het vouwen van het CFTR-eiwit in CF-patiënten en hoe de helper-eiwitten (chaperonnes) samenwerken om het CFTR-eiwit wel goed te vouwen. In eerder onderzoek is tot nu toe een aantal helpereiwitten gevonden die invloed hebben op het vouwingsproces van gezond en ziek CFTR-eiwit. Het onderzoek is erop gericht enerzijds meer van deze helper-eiwitten te vinden, en anderzijds de werking van de gevonden helpers goed in kaart te brengen.

Het uiteindelijke doel is uit deze helper-eiwitten kandidaten te kiezen waarvoor stoffen ontwikkeld kunnen worden die deze helpers sturen, zodat de vouwing van het zieke CFTR-eiwit verbeterd kan worden. Samen met de industrie zullen deze stoffen uiteindelijk verder ontwikkeld worden tot medicijnen die het basale CFTR-defect bij CF zodanig corrigeren, zodat voldoende functieherstel van de chloridekanaaltjes optreedt en de ziekteverschijnselen bij mensen met CF in grote mate worden gereduceerd. Met dit onderzoek is een grote stap gezet in het begrip van de Hsp90 en Hsp70 chaperonnes in CFTR-vouwing en kunnen we nu inzoomen op de assistent-helpers en het maatwerk dat de chaperonnes en hun assistenten leveren op elke patiëntmutant.

SEPN1

Op weg naar behandeling van aangeboren spierdystrofie SEPN1

De ziekte SEPN1 behoort tot de groep van de aangeboren spierdystrofieën. Kinderen met deze ziekte ontwikkelen een progressieve spierzwakte met ernstige rugproblemen (rigid spine), waardoor zij uiteindelijk rolstoel gebonden raken en vaak ademhalingsondersteuning in de vorm van kunstmatige beademing nodig hebben.

Hun geestelijk functioneren is normaal waardoor zij zich bewust zijn van hun aandoening en de progressie hiervan. Voor zowel de aangedane kinderen als hun ouders en overige familieleden is dit een enorme belasting.

Voor deze progressieve en zeer zeldzame spierziekte – in Nederland zijn er naar schatting 10 patiënten – zijn geen behandelingen aanwezig.

De ziekte ontstaat door mutaties in het Selenoproteine-1(SEPN1)-gen. Eerder onderzoek heeft aangetoond dat mutaties SEPN1-gen in spier- en huidcellen van patiënten aanleiding geven tot een verhoogde concentratie van schadelijke zuurstofverbindingen en een abnormale redox-status. Het wegvangen van deze schadelijke verbindingen en het corrigeren van de abnormale redox-status vormen een potentieel ingang tot een therapeutische behandeling.

Binnen dit onderzoeksproject, dat wordt uitgevoerd onder leiding van Prof. Dr. Gert Flik, verbonden aan de Radboud Universiteit in Nijmegen, zal met gebruik van speciaal geprepareerde zebravissen het SEPN1-model nader worden gekarakteriseerd en zullen de effecten van potentieel nieuwe geneesmiddelen worden geëvalueerd.

Met de zebravis als model kan op vele niveaus inzicht verworven worden in de consequenties van SEPN1 mutaties. Zebravissen brengen net als de mens SEPN1 tot expressie en er kan worden aangetoond dat  modificatie van dit gen in de vis tot vergelijkbare ziektebeelden leidt als bij kinderen met deze mutaties. In de zieke zebravissen kunnen de effecten van mogelijke nieuwe behandelingen worden getest. Met de resultaten van het onderzoek is de basis gelegd om te kijken of KH176 in vervolgfases van het onderzoek vergelijkbare resultaten zal geven in zoogdieren.

Sarcomen

Stichting Zeldzame Ziekten Fonds steunt onderzoek van het Radboudumc Nijmegen naar betere behandelmogelijkheden voor sarcomen.

Sarcomen zijn kwaadaardige tumoren uitgaande van bot, bind- of steunweefsel. Het gaat om zeer zeldzame tumoren, waarbij een deel van de patiënten al bij diagnose niet meer te genezen is en uiteindelijk ongeveer de helft van de patiënten te maken krijgt met uitzaaiingen. De behandeling bestaat dan uit chemotherapie, welke helaas nog te weinig effectief is waardoor de levensverwachting dan kort is.

Er is dus onderzoek nodig om de behandeling voor patiënten met een uitgezaaid sarcoom te verbeteren. Dat onderzoek is moeilijk doordat sarcomen zeldzaam zijn, het een verzamelnaam is voor vele subsoorten, er expertise nodig is en het moeilijk is om geld te werven voor onderzoek. Gelukkig helpt Stichting ZZF nu met dit laatste. Het Radboudumc beschikt over de expertise en een verzameling sarcoommateriaal om nu onderzoek te gaan doen naar heel doelgerichte therapie tegen sarcomen. Waar chemotherapie te vergelijken is met “een hagelschot” is doelgerichte therapie “op scherp schieten”.

Anoniem – en met toestemming – verzameld restmateriaal van sarcomen die in het verleden bij patiënten zijn weg geopereerd zal worden onderzocht om te kijken welke typische kenmerken de kankercellen hebben. Als zo’n typisch kenmerk bekend is uit een andere kankersoort (bijv. darmkanker of melanoom) en in die kankersoort effectief bestreden kan worden met een “doelgerichte therapie” tegen dit kenmerk gaan we dit middel vervolgens testen in het laboratorium op sarcoomcellen in kweek. Wanneer een middel veelbelovend blijkt gaan we verder testen in proefdieren. Dit zijn muizen. Uiteraard zijn we daar heel zorgvuldig in; alleen als het per se nodig is wordt met maximale zorg voor het welzijn van proefdieren deze methode zo minimaal mogelijk toegepast. Het is alleen op dit moment echt nog een vereiste om zo ver te komen dat middelen uiteindelijk bij patiënten getest mogen worden.

Het onderzoek dat door Stichting ZZF gefinancierd wordt is een aanvulling op een groot ‘jongeren met sarcomen’ project. Deze aanvulling zal worden gebruikt om onder andere te kijken naar een doelwit dat “mTOR” wordt genoemd in combinatie met een epigenetische modulator. Of iemand kanker ontwikkelt is niet alleen een kwestie van erfelijke aanleg, maar ook van zogenaamde epigenetische processen die bepalen of een gen “aan” of “uit” staat. Een epigenetische modulator grijpt in op deze processen. Er is nog nauwelijks ervaring met epigenetische modulatoren bij sarcomen. In het onderzoek is de epigenetische remmer vorinostat getest op kankercellen. De onderzoekers hoopten deze therapie effectiever te maken door te ontdekken welke veranderingen onder deze therapie in de kankercel ontstaan en zo een slimme keuze te maken voor een 2e medicijn dat toegevoegd kan worden aan vorinostat. Helaas werden er geen veranderingen gevonden die een goede partner konden aanwijzen en heeft het onderzoek niet de doorbraak gebracht waarop was gehoopt.