Ernstige COVID-19-symptomen voorspellen én voorkomen
Leidse wetenschappers zijn in bloedmonsters op zoek naar stoffen die voorspellen of patiënten ernstige COVID-19-symptomen zullen ontwikkelen of niet. Aan de hand van die kennis willen ze gerichte behandelingen aandragen om ernstige symptomen te voorkomen. Ze hopen binnen een week met de eerste resultaten te komen.
Sporen van ziektes in het lichaam
Alle processen in het lichaam – ook ziekteprocessen – laten sporen achter in de vorm van kleine moleculen. Deze stoffen in het bloed geven veel informatie. Zo is vaak te herleiden welke voedingsmiddelen of medicijnen ingeslikt of toegediend zijn, of is meetbaar of iemand aan luchtvervuiling is blootgesteld. Enkele van deze moleculen in bloed zijn zelf de trigger voor cruciale processen in het lichaam. Dat kunnen ‘gezonde’ processen zijn, maar ook ongewenste, zoals het lekken van bloedvaatjes en bloedstolling.
Symptomen voorspellen
Al deze stoffen in bloed kun je meten; ze geven informatie over iemands gezondheid. Leidse wetenschappers in de groep van hoogleraar Analytische Biowetenschappen Thomas Hankemeier hebben veel ervaring met deze tak van wetenschap, die metabolomics wordt genoemd. Hankemeier: ‘We willen graag bijdragen aan de strijd tegen COVID-19. Met onze metabolomics-technologieën gaan we op zoek naar factoren in het bloed die voorspellen welke COVID-19-patiënten ernstige symptomen zullen ontwikkelen en welke niet.’
Hankemeier en collega’s zijn begonnen met het systematisch in kaart brengen van allerlei kleine moleculen in het bloed van COVID-19-patiënten: aminozuren, vetzuren, bioactieve lipiden, kleine chemicaliën afkomstig uit de omgeving en nog veel meer. De profielen die daaruit komen brengen ze vervolgens in verband met klinische gegevens van de patiënten. Op die manier hopen ze moleculen te vinden die bepaalde COVID-19-klachten kunnen voorspellen.
Symptomen COVID-19 verminderen
De rol van deze moleculen zullen ze vervolgens verder onderzoeken. In welke processen in het lichaam spelen ze een rol? Heeft het virus metabole processen gekaapt? Zijn er ontstekingsreacties of vasculaire problemen die mogelijk een rol spelen voor en bij het ontstaan van ernstige en kritische symptomen? Zijn er chemische stoffen van buitenaf die de ziekte verergeren? Hankemeier: ‘We willen graag de onderliggende routes of omgevingsfactoren begrijpen die de ontwikkeling van ernstige en kritische symptomen (mede) sturen. Daarmee kunnen we op zoek naar manieren om deze processen bij te sturen, bijvoorbeeld met bestaande of nieuwe medicijnen. Die inzichten zullen helpen om manieren te vinden om de veerkracht van COVID-19-patiënten te verbeteren en om minder ernstige symptomen te ontwikkelen.’
Samenwerkingen
De groep van Hankemeier werkt samen met onderzoekers, clinici en intensievezorgspecialisten van LUMC, Erasmus MC en UMCU, medische centra die ook de klinische monsters van COVID-19 patiënten leveren. De onderzoekers staan ook open voor andere samenwerkingen. Voor het bestuderen van de omgevingsstoffen in het bloed werken ze samen met de Utrechtse hoogleraar Roel Vermeulen in het zwaartekrachtproject Exposome-NL.
Testen in mini-orgaantjes
Om het effect van mogelijke behandelingen te testen, gebruiken de wetenschappers kunstmatige, van de patiënt afgeleide mini-orgaantjes (organs-on-a-chip). Doordat er tientallen tot honderd mini-orgaantjes op een chip passen, kunnen wetenschappers er snel veel verschillende tests mee uitvoeren. De groep van Hankemeier heeft hiervoor academische samenwerkingen met onder andere professor Anton-Jan van Zonneveld van het LUMC en het Leidse bedrijf Mimetas. Barend Mons en Arie Baak van Euretos brengen hun expertise (onder andere over het VODAN-netwerk en kunstmatige intelligentie) in om de nieuwe experimentele data te integreren met beschikbare kennis over COVID-19. Hankemeier: ‘Gebaseerd op alle openbare kennis hebben wij samen met andere onderzoekers ideeën ontwikkeld hoe je patiënten in de verschillende ziektefasen waarschijnlijk kunt behandelen. Wij zullen de hieruit voortgekomen hypotheses in een team van experts evalueren en mogelijk succesvolle interventies op de organs-on-a-chip testen’.
Snel resultaat
Hankemeier hoopt op deze manier met zijn groep een bijdrage te kunnen leveren aan de behandeling van COVID-19 patiënten. De eerste resultaten worden al binnen een week verwacht. Hij staat al in contact met farma- en klinische voedings bedrijven in Leiden en de rest van Nederland, zodat snel gehandeld kan worden en eventuele behandelingen snel geleverd kunnen worden.