Veiligheid van chemische stoffen en geneesmiddelen beoordelen zonder proefdieren
Een van de heilige gralen in het geneesmiddelonderzoek is de veiligheid van chemische stoffen en farmaceutische producten te kunnen beoordelen zonder gebruik van proefdieren. Onderzoekers van onder meer de Universiteit Leiden krijgen daarvoor nu een subsidie van de Nationale Wetenschapsagenda.
De Leidse onderzoekers maken deel uit van een groot consortium met Universiteit Utrecht als penvoerder, met daarin ook private partijen zoals Galapagos, kennisinstellingen zoals het RIVM, en stichting Proefdiervij. Het consortium ontvangt 9,9 miljoen euro van de Nationale Wetenschapsagenda: Onderzoek op Routes door Consortia (NWA-ORC). Dankzij de bijdrage van stichtingen, overheid en bedrijven komt de totale financiering uit op 11,2 miljoen euro.
Virtueel platform
Een wereld waarin we de veiligheid van chemische stoffen en farmaceutische producten voor onze gezondheid nauwkeurig kunnen testen zonder gebruik te maken van proefdieren. Dat we begrijpen hoe we deze stoffen thuis, op school, of op het werk veilig kunnen gebruiken tijdens ons leven, ook als het gaat om mensen die extra kwetsbaar zijn. Dat is de toekomstvisie achter het Virtual Human Platform for safety assessment (VHP), waaraan het consortium werkt.
Beperkte voorspellende waarde
Het gebruik van proefdieren is op dit moment het minst slechte alternatief waar, bij gebrek aan beter, gebruik van wordt gemaakt. Hoewel er allerlei initiatieven lopen die het gebruik succesvol verminderen, kunnen we nog altijd niet zonder. Van de gebruikte proefdieren is 30 procent voor wettelijk vereiste toxicologische en veiligheidstesten. Bijkomende probleem met dierexperimenten is dat dieren maar een beperkte voorspellende waarde hebben voor de gezondheid van de mens. Het in het verleden gehonoreerde Horizon2020 project EU-ToxRisk integreert humane in vitro testsystemen met in silico technologie om de veiligheid van chemische stoffen te beoordelen. Daarnaast zijn ook de projecten TransQST en eTRANSAFE opgericht om precies naar die translationele voorspellende waarde te kijken van in vitro en in silico testmethoden. Tot op heden is er, ondanks de bekende tekortkomingen, echter geen realistisch alternatief om te bestuderen wat het biologische effect is van moleculen op het gehele, complexe organisme wat de mens is.
Kunstmatige intelligentie
Consortiumdeelnemer Gerard van Westen, hoogleraar Artificial Intelligence & Medicinal Chemistry: 'We kunnen verschillende facetten van het proces van interactie tussen medicijn en mens al redelijk betrouwbaar vervangen door computermodellen met gebruik van kunstmatige intelligentie. Denk aan het voorspellen van de affiniteit van een geneesmiddel voor een relevant eiwit of het voorspellen van de concentratie van een geneesmiddel in bepaalde weefsels. Maar tot op heden is het nog niet gelukt deze verschillende facetten succesvol te combineren tot een groot Virtueel Menselijk Platform. De problemen die daaraan ten grondslag liggen oplossen, dat is de kern van dit uitdagende NWA-project.'
Methoden integreren
Hoogleraar Medicijnveiligheidswetenschappen Bob van de Water vult aan: 'Binnen het Virtueel Menselijk Platform integreren we unieke computationele en bioinformaticamethoden om de effecten van geneesmiddelen en chemische stoffen te voorspellen. We maken zoveel mogelijk gebruik van kennis van de humane fysiologie en pathologie. De kunst wordt om alle verschillende stappen die van belang zijn voor schadelijke effecten van geneesmiddelen computationeel te kwalificeren en kwantificeren. Dit omvat moleculaire interacties, celbiologische consequenties en uiteindelijk de (patho)fysiologische effecten op orgaanniveau. De divisie Drug Discovery and Safety van het LACDR heeft unieke expertise op dit terrein. We zijn trots om te kunnen bijdragen aan dit landelijke NWA- project.'
Een unieke kans
Onderzoeker kunstmatige intelligentie Joost Beltman: 'Het ontwikkelen dit platform biedt een unieke kans om de uitgebreide kennis van humane fysiologie en de grote hoeveelheden data die de laatste jaren beschikbaar zijn gekomen op het gebied van reacties van het menselijk lichaam op toegediende stoffen te integreren. We gebruiken daarvoor een diverse set computationele methodes. We zullen de kennis binnen onze divisie op het gebied van de onderliggende verklaringen voor responsen van humane systemen op moleculair, cel- en weefselniveau, en op het gebied van computationele methodes, ten volle inzetten om dit ambitieuze NWA-project tot een succes te maken.'
Stroomversnelling
Belangrijkste doel van dit project is om via een holistisch, interdisciplinair Virtueel Menselijk Platform te kunnen bepalen of chemische stoffen en farmaceutische producten veilig zijn voor de menselijke gezondheid zonder gebruik van dierproeven, uitsluitend gebaseerd op de menselijke fysiologie en biologie. Door innovaties in computationele methodes en kunstmatige intellgentie, menselijke weefselkweekmodellen en transitiemanagement te integreren, brengen de onderzoekers de transitie naar proefdiervrije veiligheidsbeoordeling in een stroomversnelling. Van Westen: 'Als we een succesvol werkend platform hebben zijn de toepassingen eindeloos. Denk bijvoorbeeld ook aan het simuleren van de verwachte effecten in kleine of kwetsbare groepen zoals kinderen, ouderen, en zieken.'