Ongeveer 20 jaar geleden hadden we een enorme doorbraak in de geneeskunde: het Human Genome Project. De Amerikaanse president kondigde voor de verslaggevers aan dat we de kaart van het leven hebben. ‘Met deze diepgaande nieuwe kennis staat de mensheid op het punt immense nieuwe kracht te verwerven om te genezen.
Alvast 5 van de belangrijkste punten
- Het Human Genome Project was een enorme doorbraak in de geneeskunde en heeft ons de genetische kaart van het leven gegeven, wat van grote invloed is op onze levens.
- Netwerk geneeskunde ontwikkelt zich als een nieuw veld om de interacties binnen cellen in kaart te brengen en te begrijpen, wat leidt tot nieuwe soorten behandelingen, medicijnen en diagnostiek.
- Complexe systemen, zoals de netwerken binnen cellen, zijn robuust tegen willekeurige fouten, maar tegelijkertijd kwetsbaar voor gerichte aanvallen – dit wordt de “Achilleshiel van netwerken” genoemd.
- Gepersonaliseerde geneeskunde zal evolueren naar een niveau waar niet alleen het genoom van een individu wordt bekeken, maar ook de interacties tussen moleculen binnen cellen, om gerichte en effectievere behandelingen te bieden.
- De toekomst van de geneeskunde zal mogelijk een verschuiving zien naar een nieuw soort arts, de “netwerkoloog”, die zich zal richten op het begrijpen en behandelen van ziekten vanuit het perspectief van cellulaire netwerken in plaats van specifieke organen of weefsels.
Genoomwetenschap zal een echte impact hebben op al onze levens
Vanuit mijn perspectief hebben we een telefoonboek gekregen. We hebben gewoon de lijst met genen die in onze cellen zitten. Maar het hebben van het telefoonboek van een stad is niet voldoende om te begrijpen hoe de stad werkt. Het hebben van de lijst met straten van de stad is niet genoeg om je weg te vinden van A naar B. Je hebt een kaart nodig. Je moet weten hoe de straten met elkaar verbonden zijn. Netwerk geneeskunde wil die leemte opvullen.
Wat is netwerk geneeskunde?
Netwerk geneeskunde heeft zich in de afgelopen 15 jaar echt ontwikkeld: de tools om naar het netwerk binnen de cel te kijken, om de interacties in kaart te brengen en om die kaart te gebruiken om echt nieuwe soorten genezingen, nieuwe soorten medicijnen en nieuwe soorten diagnostiek te ontwerpen.
Met de komst van het Human Genome Project begonnen we ziektegenen te ontdekken. Deze genen hebben meestal mutaties waardoor het eiwit dat het gen produceert niet kan doen wat het normaal doet. Hierdoor ontbreekt er een interactie in het sub-cellulaire netwerk. En als het niet kan binden, is het alsof een schroef niet in het gat gaat waar het moet gaan, waardoor de machine niet kan werken.
Bijwerkingen zijn verleden tijd
Om in dezelfde beeldspraak te blijven draaien we een heleboel schroeven in je lichaam als we je proberen te genezen. Maar de problemen die dan optreden, hebben hetzelfde effect als in een netwerkomgeving: elke keer wanneer ik ingrijp, beïnvloed ik ook andere processen die ik misschien niet wil beïnvloeden, en die manifesteren zich meestal in nieuwe bijwerkingen van medicijnen of behandelingen.
De achilleshiel
Een van de onderscheidende kenmerken van complexe systemen is dat ze robuust lijken te zijn voor veel verschillende soorten storingen. Terwijl ik met je praat, zijn er miljoenen fouten tussen mijn cellen die ik niet eens opmerk. Op de een of andere manier komen moleculen niet op tijd aan, een eiwit wordt niet geproduceerd wanneer het geproduceerd moet worden – en toch merk ik het niet. Ik kan dit gesprek ondanks dit allemaal toch gewoon voortzetten.
Hoe kan de cel zijn functie voortzetten als er miljoenen fouten in zitten?
Dat is in wezen een robuustheid vraag die we rond 2000 begonnen te stellen. En wat we ons realiseerden, is dat als je willekeurig een groot aantal knooppunten in een schaalvrij netwerk kiest en ze verwijdert, de rest van de netwerken met elkaar kunnen communiceren. Je kunt willekeurig 95% van de knooppunten verwijderen, en de resterende 5% kan nog steeds met elkaar praten, maar daar zit een prijs aan.
Omdat schaalvrije netwerken zo sterk leunen op de hubs om hun connectiviteit te behouden, zal het netwerk in kleine stukjes uiteenvallen als je slechts enkele van de belangrijkste hubs verwijdert. Dit is wat we noemen de “Achilleshiel van netwerken“, ze zijn zeer robuust tegen willekeurige fouten, maar tegelijkertijd erg kwetsbaar voor aanvallen.
Als we de structuur van het netwerk binnen onze cel goed begrijpen, kunnen we niet alleen de bron van zijn robuustheid begrijpen, maar het ook gebruiken voor therapeutische voordelen.
In werkelijkheid willen we alleen de minimale ingrepen doen
Dus hoe meer ik weet over het netwerk, hoe preciezer ik kan zijn dat mijn ingreep alleen het probleem geneest en geen andere problemen veroorzaakt.
Dat is waar echt het volgende niveau van gepersonaliseerde geneeskunde vandaan zal komen: waar ik niet alleen naar je genoom kan kijken, maar ook de interacties binnen de cel tussen de moleculen in kaart kan brengen, en dan kijken naar het gebrek aan interactie.
Ik kan zeggen dat dat gebrek aan interactie de bron is van de mogelijke ziekte die je kunt krijgen, en hoe ik een ingreep ga gebruiken om dat gebrek aan interactie te omzeilen en hoe ik die ziekte kan genezen.
Een nieuw soort dokter zal ontstaan
We moeten de manier waarop we over geneeskunde denken hervormen. Momenteel ga je, als je een ziekte hebt, naar een apart ziekenhuis, afhankelijk van het weefsel en het orgaan waarin je de ziekte hebt.
Je gaat naar neurologen om hersenziektes te behandelen. Je gaat naar een cardioloog om hartziektes te behandelen. Maar in elk van je cellen heb je hetzelfde genoom en hetzelfde onderliggende netwerk. En echt, een mutatie die in je hart zit, zit niet alleen in je hart, want het zit ook in je hersenen en in je teen.
In die zin zullen de cardioloog en de neuroloog vroeg of laat vervangen moeten worden door een netwerkoloog. Wat ik hoop, is dat mijn dokter me over 10 of 20 jaar een netwerkdiagram laat zien waarin hij of zij zal laten zien waar ik mijn mutaties heb, hoe ze de rest van mij zullen beïnvloeden en waar en hoe we zullen ingrijpen om de impact van die mutaties te stoppen. Als we slagen in dit pad, kunnen we op het punt komen dat we een geneesmiddel hebben voor de meeste ziekten.
Geraadpleegde bronnen:
Collins, F., & Fink, L. (2000). The Human Genome Project. Alcohol Health and Research World, 19, 190 – 195.
Collins, F., Morgan, M., & Patrinos, A. (2003). The Human Genome Project: Lessons from Large-Scale Biology. Science, 300, 286 – 290.
Bron: YouTube video
Veelgestelde Vragen
Wat is het Human Genome Project?
Het Human Genome Project was een internationale onderzoeksinspanning die tot doel had de volledige sequentie van het menselijke genoom in kaart te brengen en alle genen te identificeren.
Wat is netwerk geneeskunde?
Netwerk geneeskunde onderzoekt de interacties binnen cellen om ziektes beter te begrijpen en nieuwe behandelingen te ontwikkelen door de netwerken van moleculaire interacties in kaart te brengen.
Wat betekent de “Achilleshiel van netwerken”?
De “Achilleshiel van netwerken” verwijst naar de kwetsbaarheid van complexe systemen voor gerichte aanvallen op hun belangrijkste knooppunten, ondanks hun robuustheid tegen willekeurige fouten.
Hoe zal gepersonaliseerde geneeskunde evolueren?
Gepersonaliseerde geneeskunde zal zich ontwikkelen door niet alleen het genoom van een individu te analyseren, maar ook de interacties tussen moleculen binnen cellen te bestuderen voor gerichte en effectievere behandelingen.
Wat is een “netwerkoloog”?
Een “netwerkoloog” is een toekomstige medische specialist die ziekten behandelt door de netwerken van cellulaire interacties te begrijpen en in te grijpen op basis van deze kennis.
Like ons op Facebook om meer artikelen zoals deze in je feed te zien verschijnen die je anders zou missen.
