Genen voorspellen of je een risico loopt om ziek te worden, omgevingsfactoren (het exposoom) geeft vaak het laatste duwtje: voeding, luchtvervuiling, leefstijl, stress. Het exposoom als boosdoener, en als kans. In Leiden doen ze er op grote schaal onderzoek naar. Thomas Hankemeier, hoogleraar Analytische Biowetenschappen, over de klinische chemie van de toekomst.
Door: Nicolline van der Spek
Ons DNA is al aardig in kaart gebracht, maar wat de omgevingsfactoren betreft is er binnen de wetenschap nog veel werk aan de winkel. Hoe beïnvloeden ze onze gezondheid? De Leidse biochemicus zet gelijk maar een stip op de horizon: over pakweg tien jaar heeft iedere Nederlander de mogelijkheid voor een paar tientjes zijn eigen chemische huishouding in kaart te brengen met een thuistest. Bloed of urine inleveren en je ziet op een digitaal dashbord welke kant je fysiologische parameters uitslaan. Is dat de verkeerde kant, dan is het tijd om in te grijpen. Zo kun je ziektes voorkomen of vertragen. ‘De klinische chemie van de toekomst’, noemt Hankemeier het. “Nu gaan mensen pas naar de dokter als ze klachten hebben, dan is het vaak al te laat.”
Exposome Scan
Preventie dus, dát is de stip. Een schot in de roos, want tegenwoordig is ‘preventie’ het toverwoord. Alleen moeten we die preventie veel meer afstemmen op het individu, vindt Hankemeier. “Waarom ontwikkelt de ene persoon wel Alzheimer en de ander niet? Welke biochemische processen liggen daaraan ten grondslag? Kort gezegd: wat maakt ons ziek?”.
Om die vraag te kunnen beantwoorden, is op grote schaal exposoom-onderzoek nodig. Vandaar de bouw van het laboratorium, de Exposome Scan, dat wordt gesteund door NWO met een bedrag van 3,2 miljoen euro. Dit lab geeft onderzoekers uit het hele land de mogelijkheid in Leiden onderzoek te doen naar omgeving en gezondheid. Dat Hankemeier is gevraagd mee te denken, is geen toeval: “Ik ben in Leiden natuurlijk al veel langer bezig met het meten van de stofwisseling om te kunnen begrijpen hoe we langer gezond kunnen. Samen met Amy Harms trouwens.”
Druk bezet
Thomas Hankemeier is een druk bezet man. Maar als je dan met hem om de tafel zit, praat je met de toekomst. Hij is medeoprichter van MIMETAS, het bedrijf dat in 2013 organ-on-a-chip ontwikkelde en beschikbaar maakte voor onderzoekers en industrie, een chip waar organen nagebootst worden om ziektesprocessen en het effect van geneesmiddelen te kunnen bestuderen. Eind vorig jaar is hij door de clinici en met support van de overheid gevraagd onderzoek te doen naar corona. Waarom krijgt het virus op de een wel vat en op de ander niet? “Alles draait om immuun-fitness”, vat Hankemeier de conclusie van dit onderzoek samen. “Je immuun-systeem moet precies in balans zijn.” Ook weer geen toeval dat men bij hem aanklopt; al jaren analyseert hij stofwisselingsproducten (metabolomen) aan de hand van big data: belangrijk bij de ontwikkeling van geneesmiddelen.
Met Exposome Scan is hij toe aan de volgende stap. “We willen begrijpen welke omstandigheden het biologisch systeem uit balans brengen, hoe ziektes door omgeving en leefstijl worden beïnvloed, in welke combinaties omgevingsfactoren schadelijk zijn en of we in bepaalde fases van ons leven extra kwetsbaar zijn.”
‘We’ zijn onderzoekers uit het hele land. Zo neemt Milieu-epideminoloog Roel Vermeulen, hoogleraar aan de Universiteit Utrecht, de analyse van de omgevings data op zich. Hankemeier bouwt mee aan de Exposome Scan. Ook staat hij in nauw contact met artsen, met Hanno Pijl bijvoorbeeld, die zich binnen LUMC met leefstijl-geneeskunde bezighoudt. “De data die Exposome Scan oplevert wil hij inzetten voor zijn patiënten.”
Parkinson
Bij zeven op de tien chronische ziektes spelen omgevingsfactoren een belangrijke rol. Dan moet je denken aan diabetes type 2 en sommige hartaandoeningen. “Daarvan weten we dat leefstijl en omgevingsfactoren de belangrijkste oorzaken zijn”, aldus Hankemeier. “Maar hoe precies, weten we nog niet. Neem Parkinson, deze ziekte wordt al jaren in verband gebracht met het gebruik van bestrijdingsmiddelen. Er zijn studies die laten zien dat omwonenden van bollenvelden vaker Parkinson ontwikkelen dan mensen die er verder vandaan wonen. Dat is in principe al bewijs, maar wat wij willen doen is dit door metingen bevestigen. Zien we bij mensen die zijn blootgesteld aan bestrijdingsmiddelen ook daadwerkelijk dat er mitochondriale schade is opgetreden?”
Ons hele leven komen we in aanraking met miljoenen onzichtbare moleculen die ons ziek kunnen maken: luchtvervuiling, toxische stoffen in voeding, bacteriën, UV-licht, of die ons beïnvloeden zoals voeding. Hoe houden we de omgevingsfactoren die slecht voor ons zijn buiten de deur? Hankemeier: “Ik raak geen deurknop aan. Nu ook met dat handen wassen wat iedereen van de overheid moet doen, dát doe ik als biochemicus al mijn hele leven. Thuis maakten mijn kinderen daar wel eens opmerkingen over: sta je nou weer je handen te wassen? Ja, zei ik dan, want ik word liever niet ziek. En dat geldt voor iedereen, lijkt me. Dat is mijn drijfveer, hoe kun je ervoor zorgen dat we met zijn allen langer gezond blijven. Nu is het buiten houden van het nadelige exposoom iets complexer dan handen wassen helaas”
Onsterfelijkheid
Wen er maar aan, dankzij het onderzoek van Hankemeier en collega’s is de vitale tachtigplusser straks geen uitzondering meer, al gelooft de man niet in onsterfelijkheid. “Ooit gaat er biochemisch ergens iets mis en ga je dood. Ook kun je blootstelling aan nadelige exposomen nooit helemaal uitsluiten, zie de COVID pandemie waar plotseling een nieuwe virus opduikt. Wel kun je de invloed van exposomen monitoren en daarmee ziektes voorkomen of uitstellen door je leefstijl aan te passen, anders te gaan eten, te verhuizen wellicht. Ik hoor je denken: we weten toch allang wat gezond is en wat niet? Dat klopt, maar de ideeën over gezondheid zijn veel te algemeen, ze zijn niet op het individu afgestemd. Ze gaan ook niet altijd op, want ook mensen die hun hele leven gezond eten kunnen depressief worden. En bij de een is het immuun systeem te actief, bij de andere juist te passief. Of andersom: mensen met een bepaald soort gen lopen een groter risico op het ontwikkelen van Alzheimer. Krijgen die mensen uiteindelijk toch geen Alzheimer, dan zijn ze ergens in hun leven in staat gebleken het risico te compenseren. Dat is interessant: hoe kan het dat mensen met een hoog genetisch risicoprofiel toch niet ziek worden?”
Op grote schaal
Onderzoek naar omgevingsfactoren is zeker niet nieuw. Dat geeft Hankemeier als eerste toe: “Tweeduizend jaar geleden lieten Chinese artsen mieren al ruiken aan urine. Om dezelfde reden drónken Europese doktoren urine: smaakte het zoet, dan zat er glucose in, wat iets zegt over de ontwikkeling van diabetes. [lacht] Gelukkig zijn we die fase voorbij. We kunnen nu alles gewoon meten. Op grote schaal. En dát is wel nieuw. Het op grote schaal meten van de duizenden chemische stoffen die uit de omgeving komen, inclusief voedingstoffen, naast stoffen die we zelf aanmaken, in ons bloed en urine. Wat we in Leiden willen opzetten voor grootschalige metingen gebeurt wereldwijd zo nog nergens. Dat maakt Exposome Scan behalve uniek belangrijk. Dankzij de enorme berg data die het oplevert komen we dichter bij het antwoord op misschien wel de belangrijkste vraag in het leven: wat maakt ons ziek? Positiever geformuleerd: hoe blijven we langer gezond?”
Thomas Hankemeier (1966) promoveerde in analytische scheikunde aan de VU in Amsterdam. Na zijn promotie was hij een tijdlang onderzoeksleider bij TNO. Sinds 2004 is hij hoogleraar Analytische Biowetenschappen in Leiden en Rotterdam. In 2008 richtte hij als wetenschappelijk directeur het Netherlands Metabolomics Centre op. Hij houdt zich bezig met innovatieve analytische tools voor metabolomics en systeembiologie in gepersonaliseerde gezondheidsstrategieën. Recent deed hij dit voor COVID-19. Hij is lid van Academy of Technology and Innovation (AcTI) en mede-oprichter van MIMETAS, een particulier biotechnologiebedrijf dat menselijke orgaan-op-een-chip-weefselmodellen en producten ontwikkelt voor de ontwikkeling van geneesmiddelen.
Dit artikel verscheen in oktober 2021 in LEIDRAAD, het alumnimagazine van de Universiteit Leiden.