De kracht van biobanken

Van miljoenen Nederlanders ligt materiaal opgeslagen in één van de vele vriezers bij universitair medische centra. Het gaat hier niet om verdachten van misdrijven waarvan biologisch materiaal verzameld is, maar om gewone, gezonde mensen; en om patiënten met zeldzame aandoeningen. Talloze DNA-, huid- en bloedmonsters, maar ook nierstenen, uitstrijkjes en weefselbiopten zijn ingevroren totdat ze mogelijk bruikbaar zijn voor wetenschappelijk onderzoek. Recent heeft de overheid flink geïnvesteerd in betere landelijke en internationale samenwerking en coördinatie van deze “biobanken”. Maar willen we eigenlijk wel dat ons materiaal zomaar overal beschikbaar voor wordt?

Prospectief en retrospectief
Er bestaan twee types biobanken: verzamelingen van weefsels van patiënten met zeldzame afwijkingen, en ‘prospectieve cohorten’ waarbij allerlei gegevens verzameld worden van gezonde mensen, die vervolgens gedurende langere tijd gevolg worden. Dat dit soort studies succesvol zijn, blijkt bijvoorbeeld uit de “Framingham Heart Study”  uit de Verenigde Staten. Dit onderzoek naar hart- en vaatziekten, gestart in 1948, heeft inmiddels al meer dan duizend artikelen in medische tijdschriften opgeleverd, en loopt nog steeds.

Deelnemers aan ‘prospectieve cohort-studies’ doen op vrijwillige basis mee aan dergelijke studies. Van hen worden allerlei biologische gegevens gemeten, zoals lengte, gewicht, bloeddruk, long- en hartfunctie, en worden bloed, DNA en urine onderzocht. Hiernaast krijgen deelnemers ook uitgebreide vragenlijsten over medicijngebruik, voedingsgewoontes en leefstijl. Er wordt dus begonnen met gezonde, gemiddelde mensen, waarvan een deel later bepaalde ziektes zal krijgen. Door dan terug te kijken naar de uitgebreid beschreven medische geschiedenis van die personen kan duidelijk worden hoe, wanneer en waarom bepaalde ziektes bij deze mensen ontstaan. Zo kan inzicht gekregen worden in waarom sommige mensen wel, en andere mensen niet ziek worden. Voorbeelden van dit soort studies in Nederland zijn Generation R uit Rotterdam, waarbij 10.000 kinderen vanaf de zwangerschap gevolgd worden, de Rotterdam-studie gericht op chronische ouderdomsziektes, en het Lifelines-project, waarbij 150.000 mensen en hun familieleden uit de drie noordelijke provincies 30 jaar gevolgd worden. Deelnemers aan zulke studies zijn over het algemeen vrij goed op de hoogte van de mogelijke verdere toepassingen van hun gegevens en weefsels.

Voor het bijelkaar krijgen van de andere soort biobanken, de verzamelingen van patiëntenmateriaal, hebben artsen vaak decennialang inspanningen verricht. Door de investeringen van de overheid wordt het nu makkelijker om gegevens van verschillende ziekenhuizen aan elkaar te koppelen. Hierdoor hebben artsen uit verschillende ziekenhuizen makkelijker toegang tot elkaars patiëntengegevens en kunnen zo beter inzicht krijgen in de oorzaak van allerlei ziektes.

Privacy van lichaamsmaterialen
Uit een recent onderzoek onder mensen van wie biologisch materiaal ligt opgeslagen in biobanken blijkt echter dat er veel vragen bestaan over de privacy van de gegevens. Patiënten die weefsel afstaan weten vaak niet dat hun materiaal wordt opgeslagen, jarenlang bewaard blijft en ook nog voor wetenschappelijke doeleinden gebruikt kan worden. Het is ook lang niet altijd voldoende duidelijk wie er allemaal beschikking heeft over de materialen. Als bijvoorbeeld commerciële toepassingen met biologisch materiaal gevonden worden, kan dan weefsel van iedereen daar zomaar voor gebruikt worden? Natuurlijk worden alle patiëntengegevens anoniem opgeslagen, maar wel altijd met een bepaalde “sleutel” zodat deelnemers terug te vinden zijn als er bij toeval een verhoogd (risico op) een ziekte ontdekt wordt.

De vraag onder deelnemers blijft bestaan hoe “geheim” deze sleutel eigenlijk is en of de gegevens niet veel kwetsbaarder worden nu men op zo’n grote schaal gaat samengewerken. Uit het onderzoek blijkt echter ook dat de meeste patiënten het nut van wetenschappelijk onderzoek, voor zichzelf of voor anderen, zeker inzien. Het is dus noodzaak om mensen al bij het eerste bezoek aan de arts beter voor te lichten. Een groot deel van hen zou dan zeker instemmen met verder gebruik van hun materiaal, waardoor de biobanken alleen maar uitgebreider zullen worden.

Het wetenschappelijk potentieel van biobanken is groot, zowel van de ‘prospectieve cohorten’ als Lifelines, als van de ‘retrospectieve’ studies. Door de te verwachten vooruitgang in de medische wetenschap zullen zulke gegevens in de toekomst van onschatbare waarde zijn voor onze kennis over ziekte en gezondheid. Het is de taak van artsen om deelnemers van zulke studies goed te informeren over de mogelijkheden van verder gebruik van materiaal. Door goede voorlichting en goede anonimisering van patiëntengegevens hoeft de privacy van de deelnemers niet in het gedrang te komen en kan de kracht van de biobanken volledig benut worden.

Dit artikel verscheen oorspronkelijk op wetenschapsblog Sciencepalooza en ook op de opniepagina van de Volkskrantsite

Gember en spierpijn

Weer een wetenschappelijk onderbouwd natuurlijk sportsupplement, naar aanleiding van een studie van de universiteit van Georgia: Gember. Het gebruik van gember is al eeuwenlang bekend in de traditionele Chinese geneeskunde, het zou asthma, diabetes, misselijkheid en pijn kunnen verminderen. Daarnaast is het ook nog een aphrodisiacum, maar dat terzijde.

De medicinale functie van gember is voornamelijk toe te schrijven aan ontstekingsremmende effecten, die biologisch gezien vergelijkbaar zijn met bijvoorbeeld aspirine. Aspirine werkt door remming van een bepaald enzym, genaamd cyclooxygenase (COX). Wanneer weefsels beschadigd raken, bij ziekte of bij overbelasting door sport, komen er allerlei stoffen vrij die op de zenuweinden inwerken, en signalen van “pijn” doorgeven naar de hersenen. Het enzym COX versnelt deze reacties, en doordat aspirine dit enzym remt wordt de pijn minder. De onderzoekers vroegen zich af of gember, net als aspirine, ook spierpijn zou kunnen verminderen.

Voor hun studie zochten de onderzoekers gezonde vrijwilligers, in totaal deden 78 mensen mee aan het onderzoek. Zij moesten dagelijks met hun arm behoorlijk zware gewichten optillen, net zo lang totdat het écht pijn deed. Geen fijn onderzoek om aan mee te werken, maar bijna alle vrijwilligers hielden het 11 dagen vol. Iedere dag moesten zij ook een gember-capsule óf een placebo slikken. Na de oefeningen werd bloed afgenomen, werden de bewegingsmogelijkheden en het volume van de arm gemeten. De deelnemers (die niet wisten of ze het placebo of de gember kregen) moesten zelf op een schaal aangeven hoeveel pijn ze hadden, 24, 48 en 72 dagen na de oefeningen.

24 uur na de pijnigende oefeningen bleek dat de personen die gember hadden gekregen, minder pijn hadden dan de deelnemers die een placebo hadden gekregen. Het effect leek zelfs groter te zijn dan bij vergelijkbare studies waarbij pijnstillers zoals ibuprofen of aspirine gebruikt waren! Het lijkt dus wetenschappelijk bewezen dat simpele gember het optreden van heftige spierpijn kan verminderen, maar of je het daarvoor echt dagelijks moet eten is nog niet duidelijk. Ook is het niet duidelijk wat de beste manier is om het te eten: rauw, als thee, als pilletje of in een goede chinese maaltijd... Maar een beetje gember vooraf een wedstrijd kan vast geen kwaad.

- Dit artikel verscheen in het Januari-nummer van de Tribune, het clubblad van GVAV Triathlon Groningen –

 

Ugly Bugs en meer "het beste van 2010"

Overal worden we platgegooid met lijstjes, ook in de wetenschap: Nature heeft er een, Science heeft de “2010 Breakthrough of the Year”, “Top-10 ScienceNOWs” en doet er nog een schepje bovenop met de beste “Insights of the Decade”. Wat vinden de auteurs van Sciencepalooza? Dit jaar beknopte en uitgebreide lijstjes, voor een kwartier verdwalen op internet of een 10sec quick-fix… Hierbij mijn bijdrage

Het beste van 2010…

Mooi, lelijk en opmerkelijk

Mooi – The best Cell Biology Images of 2010

Deze prijs werd uitgereikt op het jaarlijkse congres van de American Society for Cell Biology, waarbij onderzoekers gevraagd werd hun mooiste foto’s en video’s (van echt onderzoek) in te sturen. De winnaar van de video-prijs laat zien hoe tijdens de embryonale ontwikkeling van het fruitvliegje (Drosophila) kleine cel-haartjes (filopodia) bewegen. De eerste prijs voor mooiste foto gaat ook naar Drosophila: op deze foto zijn groeiende eicellen van het vliegje te zien.  Zo blijkt maar weer dat wetenschap niet saai is en ook heel mooi kan zijn.

Lelijk – Het lelijkste insect

Ooit gestart als manier om kinderen op een speelse manier kennis te laten maken met biologie. De plaatjes behoeven geen verdere uitleg – oordeel zelf. Ik moet toegeven dat ik ze eigenlijk wel mooi vind. Wederom dus een samenkomst van kunst en wetenschap.

Opmerkelijk – De tweede plaats van Top-10-ScienceNOW

Als “grappig” onderzoek schreef ik hier al eerder over – maar dat Science het onderzoek op de tweede plaats in de Top-10-Science-NOW zet had ik niet verwacht. Psychologie van partnerkeuze blijft, ook in de 21e eeuw, intrigreren.

Het Slechtste van 2010…

Top-10-retractions of 2010: Dat wetenschap niet altijd rozengeur en manenschijn is was u als lezer van Sciencepalooza misschien al wel duidelijk. Wetenschappers zijn ook maar mensen, en die maken ook fouten, en gelukkig durft men die ook toe te geven. Regelmatig worden er artikelen, soms jarenoud, teruggetrokken omdat de gegevens niet juist, of niet-reproduceerbaar blijken te zijn. Dit is niet altijd “slecht”, maar een frauderende onderzoeker, waardoor resultaten van een hele groep in twijfel worden getrokken (nummer 4 in de lijst), is geen positief nieuws voor wetenschap.

Waar hoop ik op in 2011…

…(en de 49 jaar daarna): And now for the next 50 years

Wederom geïnspireerd door de American Society for Cell Biology: op dit congres hing een poster waarop bezoekers konden noteren voor welke problemen oplossingen gevonden zouden worden in de volgende 5 decennia. Naast minder wetenschappelijke voorspellingen zoals “betere salarissen voor postdocs” (daar ben ik voor trouwens) gaat volgens de celbiologen in de komende 10 jaar bekend worden wat “junk DNA” doet en hebben we een hele precieze lichtmicroscoop. Tussen 2020 en 2029 ziet de eerste humane kloon het levenslicht, nog eens 10 jaar later bestaan er fabrieken voor humaan bloed en na 2050 kan er kunstmatig leven in het laboratorium gecreëerd worden.

Persoonlijk vind ik de ontrafeling van de functie van “Junk DNA” (dat waarschijnlijk best wel een functie heeft) iets om naar uit te kijken – ongeacht of dit nu volgend jaar of verderop in het decennium gebeurt. Volgens Science is betere kennis over onze genomische “dark matter” ook al een van de “Insights of the Decade”. Door grote inernationale samenwerkingsverbanden zoals het 1000-genome-project (hier en hier) komen er in de komende jaren doorbraken in de kennis over DNA zijn die vergelijkbaar zijn met de impact van het sequencen van het eerste humane genoom (in 2001, zie bijvoorbeeld hier). En uiteindelijk is het kunnen lezen en begrijpen van onze genetische informatie de sleutel tot het oplossen van alle grote levensvragen…. om maar eens filosofisch te eindigen in 2010.

Een gelukkig 2011 allemaal en op naar een jaar vol spannende en mooie wetenschap!

Dit artikel verscheen oorspronkelijk op wetenschapsblog Sciencepalooza

Een opera van wormen

Kunstenaars en wetenschappers – het lijken twee uitersten. Kunstenaars zijn op een creatieve manier bezig om mooie dingen te maken en laten zien, terwijl wetenschappers hun dagen spenderen in donkere laboratoria of achter computers om de oorsprong van ons leven te ontrafelen. Toch is er meer overeenkomst dan je zou denken – ook om een succesvolle wetenschapper te worden heb je een flinke dosis creativiteit nodig. Daarbij zijn sommige onderzoeksresultaten ook echt mooi om te zien- zoals bijvoorbeeld plaatjes van allerlei biologisch weefsels die gekleurd zijn met fluorescente labels.

Vanuit de samenleving ontstaat steeds meer de behoefte om ingewikkelde wetenschappelijke ontdekkingen tastbaar te maken voor het grote publiek, en kunst kan hier een belangrijke bijdrage aan leveren. Dat dachten ook de organisatoren van de Designers & Artists 4 Genomics Award (DA4GA); het Netherlands Genomics Initiative, het Centre for Society and Genomics en Waag Society. Zij reikten woensdag 8 december 3 prijzen uit aan kunstenaars die in samenwerking met wetenschappers op een bijzondere manier onderzoek konden presenteren (zie hier).

De prijs bedroeg 25.000 euro waarmee de drie kunstenaars hun voorstel mogen uitwerken, de winnende voorstellen zijn deze zomer in Naturalis in Leiden te zien. Naast een zichzelf-producerende kogelafwerende huid en een transparante twee-staps bioreactor was een van de winnende voorstellen gebaseerd op onderzoek naar een klein wormpje, Ceanorhabditis elegans. Deze rondworm van nog geen millimeter groot (zie plaatje bij dit artikel), ook mijn favoriete proefdiertje, is heel belangrijk gebleken in genetisch onderzoek.

In de 70’er jaren zijn wetenschappers begonnen met het bestuderen van dit wormpje. Niet omdat ze zo geïnteresseerd waren in de biologie van dit organisme, maar omdat ze het als “model” voor genetisch onderzoek wilden gebruiken. Tot die tijd gebruikte niemand nog meercellige organismen, maar was een bacteriofaag of bacterie het “proefkonijn” voor genetici. Door de C. elegans-pioniers is het mogelijk geworden complex gedrag en ontwikkeling te bestuderen in een levend, meercellig diertje. Nu, zo’n 40 jaar later is onderzoek met C. elegans heel succesvol gebleken: het was het eerste meercellige organisme waarvan de complete DNA-sequentie bepaald werd (in 1998), het heeft aan de basis gestaan voor 2 Nobelprijzen (in 2002 en 2006), en wordt veel gebruikt om menselijke ziektes te bestuderen.

Kleine DNA-foutjes kunnen leiden tot allerlei duidelijke afwijkingen in dit wormpje, zoals verminderde vruchtbaarheid, dikkere of dunnere wormen, een korter of langer leven en bewegingsafwijkingen. Op deze manier is de functie van veel genen ontrafeld, wat goed overeen bleek te komen met de functie van diezelfde genen in mensen. Eén van de winnaars van de DA4GA-award wil wormpjes met DNA-afwijkingen gebruiken om een muziekstuk te maken. Verschillende DNA-afwijkingen zorgen voor andere bewegingen, en de wormen produceren daardoor in de opstelling verschillende geluiden, als ware het een opera. De wormpjes zelf worden op een groot beeld weergegeven, met als resultaat een echte “microscopic opera”.
Tijdens het beluisteren en bekijken van de opera kunnen bezoekers zich dus verdiepen in een diertje wat in de geschiedenis van de genetica een enorm belangrijke rol heeft gespeeld, en ook nu veel gebruikt wordt voor het bestuderen van humane ziektes. Kortom, genetica en kunst gaan heel goed samen!

Dit artikel verscheen oorspronkelijk op wetenschapsblog Sciencepalooza

Zo gejetlagged als een hamster?

Een jetlag is niet de prettigste ervaring van een overzeese vliegreis. Sommige mensen kunnen er beter tegen dan anderen, maar bij iedereen raakt de biologische klok behoorlijk ontregeld. Vergelijkbare effecten treden op bij mensen die bijvoorbeeld vaak nachtdiensten werken. Wij, wetenschappers, reizen nogal eens naar andere continenten voor internationale congressen. Zo zit ik nu, terwijl ik dit schrijf, in de buurt van New York. En ook al ben ik al 4 dagen aan deze kant van de oceaan, mijn systeem is nog niet helemaal aan de tijdzone gewend. Tegen de tijd dat dat zover is, vlieg ik weer terug en heb ik in Nederland nog een week nodig om weer bij te komen. Dan is alles weer normaal – dacht ik.

Totdat er vorige week een studie naar de lange-termijn-effecten van een jetlag verscheen (in PlosOne). Een aantal onderzoekers uit Berkeley, Californie, bestudeerden “experimentele jetlags” in hamsters – ze gaven de diertjes een afwijkende licht-donker-cyclus die vergelijkbaar is met een tijdsverschil van 6 uur (precies Nederland – New York dus). Niet één keer, maar gedurende twee-weken werd hun klok iedere 3 dagen vooruit gezet – iets wat mensen ook behoorlijk van slag zou maken. Gedurende deze chronische “jetlag”-periode werden de beestjes onderworpen aan allerlei geheugen-testjes.

Dat de hamsters gedurende de jetlag slechter presteerden op deze testjes verbaasde niemand. De onderzoekers keken echter ook een maand na afloop van de jetlag naar de prestaties van de hamsters. Er bleek nog steeds een groot verschil te zijn tussen de ge-jetlagde hamsters en de dieren die in gewone licht-donker cyclus waren gebleven. Dit was wel verbazend, aangezien wordt aangenomen dat na een week een jetlag wel over is.

De onderzoekers probeerden ook uit te zoeken wat het achterliggende mechanisme hierachter is. Ze vonden dat er verschillen waren in het ontstaan van nieuwe zenuwcellen en nieuwe connecties in de hippocampus (neurogenese). Dit gedeelte van de hersenen is belangrijk bij leren en geheugen, en neurogenese lijkt het belangrijkste proces hierbij te zijn. Het was al eerder ontdekt dat chronisch slaaptekort dit proces kan beinvloeden (zie hier), maar lange-termijn-effecten waren nog niet eerder onderzocht.

Worden we dan echt dommer van een jetlag? Als dat zo is, wat doe ik dan aan de overkant van de oceaan om iets te leren op een congres? En zal echt de komende maand mijn onderzoek lijden onder dit korte bezoekje aan de VS, dat eigenlijk mijn onderzoek zou moeten stimuleren?

Maar misschien moeten we onszelf niet teveel met knaagdieren vergelijken, zeker niet met de Syrische hamsters die waren uitgekozen voor deze studie. Deze soort heeft een heel precieze biologische klok – de tijd van ovulatie bij vrouwtjes-hamsters kan bijvoorbeeld op 15 minuten exact voorspeld worden. Bij mensen is de biologische klok lang niet zo precies en misschien zijn we daarom minder gevoelig voor een jetlag dan hamsters. Maar dat een jetlag vervelend is, dat staat buiten kijf. Ik kan in ieder geval de komende maand, wetenschappelijk onderbouwd, mijn reisje naar de VS de schuld kan geven voor fouten die ik maak.

Dit artikel verscheen oorspronkelijk op wetenschapsblog Sciencepalooza

En na de training drinken we … warme chocolademelk?

Ofwel: “Chocolate Milk Consumption Following Endurance Exercise Affects Skeletal Muscle Protein Fractional Synthetic Rate and Intracellular Signaling” in “Medicine & Science in Sports & Exercise (2010)”

Extran, Aquarius, AA-drink – sporters vergrijpen zich aan allerlei (dure) sportdrankjes na trainingen en wedstrijden om vocht aan te vullen en het opgelopen suiker-tekort aan te vullen. De ingredienten van de deze drankjes zijn – volgens de fabrikanten – precies uitgebalanceerd voor optimaal herstel van de schade aan de spieren die is opgetreden tijdens de inspanning. Maar daarnaast zitten de drankjes vol met chemische kleur-en smaakstoffen die weinig goeds doen. Is sportdrank na een training echt wel nuttig?

Onderzoekers uit Connecticut vroegen zich dit af – aangezien andere voedingsmiddelen eigenlijk dezelfde voedingswaarden kunnen bevatten. En ze testten – chocolademelk. Aan het onderzoek deden 8 behoorlijk goed getrainde hardlopers mee, die allemaal 45 minuten op 65%  moesten trainen. Daarna kregen ze óf chocolademelk, óf een sportdrank met precies evenveel calorieën. Daarna werden gedurende 3 uur spier-biopsieen genomen en werd gekeken naar bepaalde stoffen die betrokken zijn bij spier-herstel. Het bleek dat bij de chocolademelk-drinkers de waarden van deze stoffen duidelijk hoger waren. Ook de glycogeen-voorraden in de spieren, die nodig zijn voor langdurige activiteit, waren bij hen sneller aangevuld dan bij de hardlopers die sportdrank hadden gedronken.

Of het de chocola, de suiker of de eiwitten in de melk zijn die deze positieve effecten veroorzaken is nog niet onderzocht. Maar het is wel een goedkoper (en naar mijn mening een smaakvoller) alternatief voor de mierzoete sportdrankjes die er bestaan. Misschien een nieuw idee voor het assortiment dranken in de kantine na de woensdagavond-training? 

- Dit artikel verscheen in het December-nummer van de Tribune, het clubblad van GVAV Triathlon Groningen -

New year resolutions

A new year is approaching rapidly, so it’s time for New Year resolutions. If any of yours sound like 'Finishing my PhD' or 'Finding a new postdoc', then take a minute to think about what kind of career you want to have. Will you continue along the obvious route of doing a post-doc, struggling to get grants and finding one of the scarce research positions at university, or will you step out of 'real science' and move into industry, policy-making, or something completely different?

If you’re in doubt about your future career, or if you’re curious about what else you could do with a PhD in the life sciences, a good thing you could do for 2011 is to register straightaway for PCDI's Postdoc Retreat. In just 3 days, you will get an almost complete overview of all the possible careers within and outside the academic world. You will meet 80 - 100 other PhD students and postdocs who have similar questions. You can attend workshops from qualified trainers who will show you how to give better presentations, how to discover your transferrable skills, and how to write that perfect grant- or job application. And you can enjoy talking to people with a PhD in the life sciences who followed diverse career paths after graduating.
Last year I attended the retreat and returned to work completely energized (read my report of the retreat). For me, those 3 days were a confirmation of something that I had only partly realized at that time: my future (heart?) did not lie in the academic world. In last year’s forum discussion about 'our impact on society', I realized that this was it: I wanted to have an impact on society MY way! And I knew that I had to take action to reach my goals.

Now, almost a year later, I have taken my first steps in a career in science communication: I started writing for a popular science blog (Sciencepalooza, see also here) and I took part in the Academische Jaarprijs, a competition for the translation of science to a broad audience (see www.genenkraken.nl and my blog entries about this subject).

By being active in these fields next to doing my postdoc work, people noticed that I was truly interested in a career in science communication. This has recently led to a job offer to carry out science-communication-activities for a new European research institute being built in Groningen. So from January onwards, I will be a postdoc for 50% of the time, and working in science communication for the other 50%. All this would not have happened if I had not decided to take charge of my career last year!

At Postdoc Retreat 2010, I was able to 'Put my career in perspective'. Will you do the same in 2011? Check out the retreat’s program for 2011, read the summary of last year’s retreat and sign up to find out that 'Your Future is Your Choice!'

- This blog was first posted on PCDI's community blog -