Zien wat niet te zien is

Een belangrijk onderzoeksproject waar je nu aan werkt, gaat over het vroeg herkennen van artrose. Je hebt onlangs een NWO-ReumaNederland-beurs ontvangen voor dit onderzoek. Waarom is dit onderzoek belangrijk? 
Cillero Pastor: "Met de KIC NWO-ReumaNederland-beurs bestuderen we mensen die risico lopen op artrose. Het doel van dit project - genaamd CircBioCare – is om methoden te ontwikkelen waarmee we bloedeiwitten en genetisch materiaal (biomarkers) kunnen vinden die in verband worden gebracht met het ontstaan van artrose en waarmee het in de eerstelijn stellen van de diagnose ‘artrose’ mogelijk is. Om de eerste tekenen van artrose te vinden lang voordat fysieke klachten optreden, is het nodig om dit op moleculair niveau te onderzoeken. 

Artrose treft wereldwijd honderden miljoenen mensen. Door de vergrijzende bevolking zal dat aantal naar verwachting verder toenemen. Er is dan ook een grote behoefte om de aandoening zo vroeg mogelijk vast te kunnen stellen. In de eerste plaats voor patiënten, omdat we voor hen ingrijpende behandelingen zoveel mogelijk willen voorkomen. Wat ook belangrijk is, is dat dit soort behandelingen gepaard gaan met hoge kosten, vooral als het gaat om het vervangen van gewrichten. Die kosten hebben een grote impact op het zorgsysteem en dus ook op de samenleving. Door er eerder bij te zijn, hopen we in de toekomst minder vaak te hoeven opereren. Die klinische vertaling heb ik als onderzoeker altijd in gedachten. Uiteindelijk draait alles voor mij om het kunnen helpen van patiënten. Maar we hebben nog een lange weg voor de boeg."

Kun je meer details geven over je onderzoek?
Cillero Pastor: “Voor steeds meer aandoeningen kunnen we patiënten een gepersonaliseerde behandeling aanbieden, maar nog niet voor alle. Artrose is daar één van. Wat we nu onder meer doen is het - in nauwe samenwerking met het orthopedisch laboratorium en het ziekenhuis - verzamelen van biopsieën van patiënten die een heup- of knieoperatie ondergaan. Daarnaast verzamelen we ook materiaal van jongere mensen die intensief sporten en lokaal letsel hebben opgelopen. Specifiek gezegd verzamelen en onderzoeken we de rol van vetweefsel in de micro-omgeving van het gewricht. Hiermee kunnen we in vitro-modellen creëren. Door kleine stukjes van de biopsieën⁴ te gebruiken, proberen we afzonderlijke ‘vingerafdrukken’ te maken die de verschillen tussen patiënten duidelijk maken. Met die inzichten hopen we uiteindelijk gepersonaliseerde behandelingen te ontwikkelen. Dat kan zijn in de vorm van een medicijn maar ook een behandeling waarbij geschikte gastheercellen worden toegediend om de herstelcapaciteit van cellen te versterken en het herstel van lokaal letsel te bevorderen. Met de restmaterialen van patiënten hopen we nieuwe biomarkers te ontdekken. In combinatie met de kennis die we hebben over hoe vatbaar bepaalde groepen zijn voor de ontwikkeling van artrose, helpt dit ons om de kans te voorspellen of een persoon artrose zal ontwikkelen.

Ik vind het fascinerend te ontdekken dat we door onderzoek op enkel celniveau leren dat het niet alleen gaat om individuele cellen of weefsels. Al onze organen zijn met elkaar verbonden. Ik ben ervan overtuigd dat alle weefsels met elkaar communiceren en signalen door het hele lichaam sturen. Daarom ben ik geïntrigeerd door het concept van het gebruik van bloed als biomarker. Hoewel we momenteel nog geen geavanceerd systeem hebben dat het hele gewricht kan nabootsen, zoals met een orgaan-op-een-chip, kunnen we al wel geïsoleerde weefsels in het laboratorium bestuderen. Onze in vitro modellen⁵ laten zien dat als we bepaalde cellen stimuleren met materiaal uit vetcellen, ze daarop reageren, en vice versa. Ze vertonen al vroege tekenen van artrose. Dit vertelt ons dat het probleem niet alleen gaat over kraakbeen; het gaat over de complexiteit van het gewricht als geheel. Ons doel is om deze complexiteit te begrijpen - van het niveau van enkele cellen tot het hele menselijk lichaam. Het is ongelooflijk complex, maar ook ongelooflijk interessant."

Je noemt het toedienen van cellen als behandelvorm. Over welke celtypen hebben we het dan? 
Cillero Pastor: "We gebruiken cellen die een belangrijke communicatierol spelen in weefselherstel en cellen die de functie van andere cellen kunnen verbeteren. Nu kijken we bijvoorbeeld naar vetweefsel dat in het gewricht zit. Naast vet bevat dit ook andere cellen waaronder stamcellen die in staat zijn om zich te ontwikkelen tot verschillende celtypen. Als we deze cellen kunnen stimuleren om zich te ontwikkelen tot kraakbeencellen, kunnen we beschadigde gewrichten herstellen met cellen van de patiënt zelf. Daarmee versterken we ook het natuurlijke celsysteem van de patiënt. Hoe effectief deze therapie zal zijn, hangt af van het profiel van de patiënt. Niet alle patiënten bezitten de cellen die nodig zijn om te transformeren in kraakbeencellen. Leeftijd van de patiënt speelt daarbij een rol. We weten dat als mensen ouder worden, het vermogen van hun stamcellen afneemt, terwijl de stamcellen van jongere mensen zowel in aantal als vermogen robuust zijn." 

Heb je al ontdekkingen gedaan die kunnen worden toegepast in de kliniek?
Cillero Pastor: "We werken aan een mooi project waar we eiwitmarkers hebben gevonden bij patiënten die een operatie hebben ondergaan. Dat is interessant omdat we merken dat sommige patiënten goed reageren op een operatie terwijl anderen dat niet doen. Door deze eiwitprofielen te bestuderen, een soort moleculaire vingerafdrukken, hopen we straks te kunnen voorspellen of een operatie gunstig zal zijn voor een patiënt. Het is nu nog fundamenteel onderzoek dat we voornamelijk in het laboratorium uitvoeren. Maar stel je voor dat we chirurgen op den duur een toolkit kunnen geven op basis van deze markers, en dat ze op basis daarvan kunnen beslissen of een operatie wel de juiste optie is voor die bepaalde persoon. Ons doel is om verschillende markers te vinden, niet alleen in het gewricht, maar ook in het bloed. Uiteindelijk hopen we een eenvoudige bloedtest te ontwikkelen die ons deze inzichten kan geven zonder iets ingrijpends te hoeven doen bij de patiënt."

Wilde je als kind al onderzoeker worden? 
Cillero Pastor: “Eigenlijk dacht ik daar nooit aan. Ik wilde schrijver worden. En dat doe ik natuurlijk ook, ik schrijf papers en subsidievoorstellen (lacht). Toen ik destijds in Spanje de keuze moest maken om meer in een alfa- of bètarichting verder te gaan, dacht ik 'schrijven gaat me vrij natuurlijk af, laat ik voor iets biomedisch doen. Later kan ik het misschien combineren’. Maar toen raakte ik zo enthousiast over alle biomedische onderwerpen, dat ik besloot bij de biochemie te blijven. Het is fascinerend om dingen te bekijken, die je eigenlijk niet kunt zien."

Tekst: Eline Dekker
Foto: Joey Roberts

^{1 - Dit is een geavanceerde techniek die wordt gebruikt in biomedisch cel- en weefselonderzoek om moleculen te analyseren.}

^{2 - Zoals de aanwezigheid, structuur, samenstelling, gedrag en interacties van moleculen.}

^{3 - Artrose is een gewrichtsaandoening die wordt gekenmerkt door het geleidelijke afbreken van kraakbeen in gewrichten. Het kan verschillende gewrichten aantasten, waaronder de knieën en de heupen.}

^{4 - Een biopsie is een medische handeling waarbij een klein monster van weefsel of cellen uit het lichaam wordt genomen voor onderzoek onder een microscoop.}

^{5 - In een in vitro-model kunnen experimenten worden uitgevoerd met cellen, weefsels, organen of micro-organismen die gekweekt worden in gecontroleerde omgevingen buiten het organisme.}