Een zeldzame ziekte ontleent zijn naam aan het feit dat hij niet vaak voorkomt. Toch hebben de 7000 bekende 'zeldzame ziekten' bij elkaar tezamen zo'n acht procent van de bevolking in hun greep. Met het opsporen van de oorzaken van deze ziekten is een veel en langdurig hard werken gemoeid. In ongeveer de helft van de gevallen leidt dat tot succes. Om die score te verbeteren is het Radboudumc, samen met regionale bedrijven, het project 'Diagnostiek-in-3D' gestart.
Met behulp van zogenoemde analyse in drie dimensies moet het mogelijk worden om de oorzaak van meer zeldzame ziektes op te sporen. Die drie dimensies zijn, kunstmatige intelligentie, slimme rekenkracht en genetica. Het project 'Diagnostiek-in-3D' van Radboudumc, Bio-Prodict en Vartion heeft van het Europees Fonds voor Regionale Ontwikkeling (EFRO) en de provincie Gelderland een subsidie van ruim zeshonderdduizend euro ontvangen. Het project staat onder leiding van Martijn Huijnen, hoogleraar bioinformatica van het CMBI (Centrum Moleculaire en Biomoleculaire Informatica).
Diagnostiek in 3D
De genetische code van de mens is het uitgangspunt van het project. Hoewel de 3 miljard 'letters' van die code bij veel mensen hetzelfde zijn, is een aanzienlijk deel ook verschillend. Voor het project wordt gebruik gemaakt van geanonimiseerde patiëntgegevens en AI van het Radboudumc. Daarnaast wordt gebruik gemaakt van software van Bio-Prodict waarmee het voorspellen van het effect van mutaties op eiwitten geautomatiseerd wordt.
"Door deze bundeling van data en software kunnen grote stappen worden gezet in het voorspellen van het effect van mutaties op de 3D structuur van een eiwit, en daarmee op de functie. Hiervoor zullen de representatie van de 3D eiwit data, de te gebruiken deep learning architectuur en de rekenkracht worden geoptimaliseerd. En dat is dan weer de expertise van de derde onderzoekspartner, Vartion uit Malden", aldus Martijn Huijnen.
De onderzoekers verwachten dat de samenwerking binnen het Diagnostiek in 3D project het aantal diagnoses bij zeldzame ziektes snel zal opschroeven. Het stellen van een juiste diagnose is uiteraard van belang voor de ontwikkeling van een behandeling. Maar ook voor de beslissing over eventuele toekomstige zwangerschappen.
Complexe zoektocht
Bij het zoeken naar de oorzaak van een zeldzame ziekte ligt de grootste uitdaging in het feit dat het aanwijzen van welk verschil in het genoom nu precies de veroorzaker van de ziekte is. Huijnen zit daarover: "Stel je vindt bij iemand 1000 genetische verschillen ten opzichte van de standaard, welk van die verschillen maakt je dan precies ziek? De meeste verschillen hebben geen enkel effect. Dus kijken we vaak naar de vertaling van gen naar eiwit. Eiwitten doen het werk in ons lichaam. Dus is het interessant om te bekijken of een genetisch verschil ook leidt tot belangrijke veranderingen in het bijbehorende eiwit, waardoor het minder goed werkt. Dat zou de oorzaak van de zeldzame ziekte kunnen zijn.”
Een eiwit bestaat uit een sliert aminozuren die op een zorgvuldige manier, en essentieel voor de functie van het eiwit, gevouwen is. Zo maakt het eiwit contact met andere eiwitten waardoor het zijn werk kan doen. Elk genetisch verschil dat een verandering veroorzaakt in de vorm van het eiwit, kan dus best de oorzaak van de zeldzame ziekte zijn.
Op die manier wordt steeds vaker – en met succes - naar de oorzaak van zeldzame ziekten gespeurd. In ons ‘Diagnostiek-in-3D’ project willen Bio-Prodict, Vartion en het Radboudumc deze aanpak nu gaan automatiseren en versnellen. Daarbij richten we ons voornamelijk op de zeldzame ziekten die verstandelijke beperkingen veroorzaken, een onderwerp waarin we in Nijmegen al veel expertise hebben opgebouwd”, aldus Huijnen.
Vorig jaar lanceerde de Europese Commissie een online platform om onderzoek naar de behandeling van zeldzame ziekten te faciliteren. Het platform moet onder andere ook de interoperabiliteit van bestaande registers en databanken verbeteren en helpen bij het opzetten van nieuwe varianten. Ook moet het platform nuttig zijn voor het werk van de Europese Referentienetwerken, doordat de deelnemers hieraan gebruik kunnen maken van geanonimiseerde data van een zeer grote patiëntengroep. Onder meer het Radboudumc werkt mee binnen deze netwerken.
