'Test geneesmiddelen na vijf dagen'
Hoe en wanneer kun je de effectiviteit van medicijnen het beste testen? Promovendus Rob van Wijk van het Leiden Academic Centre for Drug Research (LACDR) ontdekte dat zebravislarven het beste ingezet kunnen worden in geneesmiddelenonderzoek als ze vijf dagen oud zijn. Zijn bevindingen verschenen 15 februari in het tijdschrift Scientific Reports en dragen bij aan het verminderen, vervangen en verfijnen van dierproeven.
Inwendig of extern
Medicijnontwikkelaars gebruiken steeds vaker zebravislarven om de effectiviteit van nieuwe medicijnen te testen. Bij deze doorzichtige larven kunnen ze namelijk gemakkelijk en snel onder de microscoop de effecten bestuderen. Omdat de larven klein zijn, is het lastig om de medicijnconcentratie in het bloed te meten. Daarom gaan onderzoekers bij zebravislarven uit van de medicijnconcentratie buiten de larve. Ze lossen medicijn op in het water waarin de larven zwemmen en een koppelen het gemeten effect aan de hoeveelheid opgelost medicijn. ‘Het lastige is dat je dan nog niet weet hoeveel medicijn er in de larven terecht komt en daadwerkelijk voor het effect zorgt’, vertelt Van Wijk. Hij ontwikkelde daarom in samenwerking met het Instituut Biologie Leiden een methode om met behulp van geavanceerde apparatuur toch deze inwendige concentratie te bepalen.
Ontwikkeling heeft invloed
Er was echter nog een factor om rekening mee te houden. ‘Larven zijn per definitie organismes in ontwikkeling. Net als bij mensen heeft die ontwikkeling invloed op de farmacologische processen die bepalen hoeveel medicijn er in je lichaam komt.’ In het tweede gedeelte van het onderzoek bepaalde Van Wijk daarom de hoeveelheid paracetamol in larven van drie, vier en vijf dagen oud en vergeleek deze. Er bleek een behoorlijk verschil tussen te zitten. ‘De leeftijd van de larven is dus bepalend voor de blootstelling aan medicijn in het lichaam.’
Opname en afbraak
‘Bij het LACDR hebben we onze meetgegevens vervolgens in wiskundige modellen gestopt,’ aldus van Wijk. Uit deze modellen volgden twee belangrijke resultaten. Het eerste is dat de medicijnopname van de larven tussen dag 3 en 4 verdubbelt. Hierdoor is de hoeveelheid medicijn in een larve van 4 dagen oud dus twee maal zo groot als de dag ervoor. ‘Dit komt waarschijnlijk doordat tussen deze twee dagen het maag-darmkanaal open gaat’, legt van Wijk uit. ‘Zo ontstaat er een extra toedieningsroute en komt medicijn niet alleen via de huid, maar ook via de mond het lichaam binnen.’ Ten tweede zag Van Wijk dat de medicijnafbraak door het lichaam per dag met 17,5% toeneemt. Ook dat heeft invloed op de medicijnconcentratie. ‘Want, als je dezelfde dosis toedient, blijft er bij een hogere afbraak minder medicijn over in het lichaam.’
Bijwerkingen
Aan de hand van deze twee cijfers adviseert Van Wijk dat je de korte- termijneffecten van paracetamol het beste kunt onderzoeken in larven van vijf dagen oud. ‘Dan is zowel de medicijnopname als de afbraak maximaal.’ Dat laatste is relevant omdat bij de afbraak van een medicijn vaak bijproducten vrijkomen, zogenaamde metabolieten. ‘Deze metabolieten kunnen een giftige of juist gunstig effect hebben, en dus de werking van het medicijn beïnvloeden. De kans dat je deze metabolieten waarneemt, is groter als de afbraak groter is.’ Van Wijk koos voor paracetamol, omdat dit medicijn al veelvuldig bestudeerd is en er dus veel informatie beschikbaar was. ‘Het mooiste zou zijn dat je op basis van dit ene medicijn kon zeggen: “we begrijpen ze nu allemaal”. Maar dat is helaas niet hoe het werkt. Elk medicijn is anders. We herhalen ons onderzoek daarom nu met andere medicijnen, zoals een antibioticum en een antikankermiddel.’
De drie V's: verminderen, verfijnen en vervangen
Door gebruik te maken van de wiskundige modellen bij het LACDR, hoefde Van Wijk minder experimenten uit te oefenen om tot zijn resultaten te komen. ‘Met deze modellen hoef je slechts een paar experimenten uit te voeren’, legt hij uit. ‘De uitkomsten daarvan gebruik je vervolgens om de rest van de waardes te voorspellen.’ Door deze virtuele experimenten halen we veel meer informatie uit de beschikbare data, waardoor er ook minder experimenten met larven nodig zijn.’ Naast verminderen, draagt het onderzoek van Van Wijk ook bij aan het vervangen en verfijnen van dierproeven. ‘Door mijn onderzoek winnen we meer informatie in het eerste stadium van medicijnontwikkeling, en kun je veel specifieker experimenten ontwerpen voor latere/vervolgstudies. Zo kunnen proeven in larven dienen ter vervanging van vervolgstudies in zoogdieren en kun je studies verfijnen door deze beter op te zetten.’