Thomas Hankemeier onderzoekt het

NR. 3  2021 Leidraad 11

Wat maakt ons ziek?

Genen voorspellen of je een risico loopt om ziek te worden, omgevingsfactoren geven vaak het laatste duwtje: voeding, luchtvervuiling, leefstijl, stress. Het exposoom als boosdoener, en als kans. In Leiden wordt er op grote schaal onderzoek naar gedaan. Thomas Hankemeier, hoogleraar Analytische Biowetenschappen, over de klinische chemie van de toekomst.

Ons DNA is al aardig in kaart gebracht, maar wat de omgevingsfactoren betreft is er nog veel werk aan de winkel. Hoe beïnvloeden ze onze gezondheid? De Leidse biochemicus zet meteen maar een stip op de horizon: over pakweg tien jaar kan iedere Nederlander voor een paar tientjes zijn eigen chemische huishouding in kaart brengen met een thuistest. Bloed of urine inleveren en je ziet op een digitaal dashboard 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. Tegenwoordig is preventie het toverwoord. Alleen moeten we die 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. 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 blijven. Samen met Amy Harms trouwens.’

Drukbezet Thomas Hankemeier is een drukbezet man. Maar áls 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 ziekteprocessen 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 het antwoord samen. ‘Je immuunsysteem moet precies in balans zijn.’ Ook weer geen toeval dat men bij hem aanklopt; al jaren analyseert hij stofwisselings-

12

Leidraad

NR. 3  2021

producten (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-epidemioloog Roel Vermeulen, hoogleraar in Utrecht, de analyse van de omgevingsdata op zich. Hankemeier bouwt mee aan de Exposome Scan. Ook staat hij in nauw contact met artsen, Hanno Pijl bijvoorbeeld, die zich binnen het LUMC met leefstijlgeneeskunde 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 mitochondriale schade?’ 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, dat doe ik als biochemicus al mijn hele leven. Ik word liever niet ziek. En dat geldt voor iedereen, lijkt me. Dat is mijn drijfveer: 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 hij niet in on sterfelijkheid. ‘Ooit gaat er biochemisch ergens iets mis en ga je dood. Ook kun je blootstelling aan nadelige exposomen nooit helemaal uitsluiten. 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 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 immuunsysteem te actief, bij de ander juist te passief. Of andersom: mensen met een bepaald soort gen lopen een groter risico op het ontwikkelen van alzheimer. Krijgen

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 is lid van Academy of Technology and Innovation (AcTI) en mede-oprichter van MIMETAS, een biotechnologiebedrijf dat menselijke orgaan-op-een-chipweefselmodellen en producten ontwikkelt voor de ontwikkeling van geneesmiddelen.

FOTO: MONIQUE SHAW

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, geeft Hankemeier 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 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 voedingsstoffen, 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 uniek en belangrijk. De enorme berg data die het oplevert brengt ons dichter bij het antwoord op misschien wel de belangrijkste vraag in het leven: wat maakt ons ziek? Positiever geformuleerd: hoe blijven we langer gezond?’

Meer Leids onderzoek

13

Op celniveau

Celbioloog en universitair docent aan Universiteit Leiden Sylvia Le Dévédec beheert het onderzoek dat bij het Leidse Cell Observatory plaatsvindt. Zij zoomt in op levende cellen met behulp van geavanceerde microscopen en bestudeert het effect van chemische stoffen (het exposoom) op mini levertjes en mininiertjes. Daarbij kijkt ze live mee naar metabolische veranderingen op celniveau.

Chemische stoffen

Bob van de Water, Leids hoogleraar Geneesmiddelveiligheid, meet biologische verstoringen op celniveau. Hij gebruikt hiervoor fluorescerende stoffen. Het doel is om de activiteit van een groot aantal chemische stoffen waaraan mensen worden blootgesteld op celniveau in kaart te brengen. ‘Hiermee kunnen we uiteindelijk een uitspraak doen over de mogelijke nadelige gezondheidseffecten van individuele chemische stoffen’, aldus Van de Water.

Metabolomics Faciliteit

Exposome Scan bouwt voort op de kennis die is opgedaan in de door Amy Harms geleide Biomedische Metabolomics Faciliteit Leiden. Ze leidt daar de metingen van producten van de stofwisseling (metabolieten) met behulp van massa spectrometrie samen met Thomas Hankemeier. ‘Mijn successen van de afgelopen tien jaar zijn ook haar successen.’ Harms zorgt ervoor dat analytische methoden ontwikkeld door promovendi ook routinematig voor metingen in bloed of urine toegepast kunnen worden, cruciaal voor het meten van grote aantallen monsters die nodig zijn voor het exposoomonderzoek. De Metabolomics Faciliteit van de Universiteit Leiden is een samenwerking tussen twee onderzoeksgroepen van de faculteit wiskunde en natuurwetenschappen die bekend staan om hun expertise op twee verschillende gebieden. Het gaat om de Biomedical Metabolomics Facility Leiden, experts in klinische metabolomics, en het Natural Products Laboratory, een van de pioniers in metabolomisch onderzoek naar planten en kruidengeneeskunde.