Waarom verloopt een hersenziekte zoals de ziekte van Alzheimer, multiple sclerose of depressie bij iedereen anders? En welke rol speelt erfelijke aanleg hierbij? De Netherlands Neurogenomics Database (NND) wil een eerdere diagnose, beter begrip en eerdere behandeling van deze complexe hersenaandoeningen mogelijk maken. De NND brengt de samenhang tussen symptomen, veranderingen in de hersenen en erfelijkheid zorgvuldig in kaart. Dit belangrijke project wordt gefinancierd door de Stichting Vrienden van het Herseninstituut.
Wilt u ook een eerdere diagnose en betere behandeling van hersenaandoeningen mogelijk maken ? Kijk dan naar de mogelijkheden:
Bundeling van kennis dankzij nalatenschap
Het verhaal van de NND begint met een samenwerking tussen twee vrouwelijke top-onderzoekers met dezelfde voornaam. Professor Inge Huitinga, directeur van de Nederlandse Hersenbank (NHB), heeft dankzij gedoneerd hersenweefsel een schat aan informatie beschikbaar over veranderingen in de hersenen bij specifieke hersenziekten. Daarnaast beschikte ze ook over veel klinische gegevens van deze hersendonoren, zoals symptomen, diagnose, behandelingen en resultaten.
Dr. Inge Holtman, vanuit haar achtergrond als genetisch- en data-onderzoeker bij het UMC Groningen, bracht de digitale kennis die nodig was om de grote hoeveelheid data van de Nederlandse Hersenbank te onderzoeken op erfelijke risicofactoren. Ze realiseerden zich dat als ze alle informatie bij elkaar zouden brengen, ze op een schat van informatie zouden zitten. Helaas was er geen financiering beschikbaar voor een dergelijk project. Totdat de Stichting Vrienden van het Herseninstituut een onverwachte maar onmisbare nalatenschap ontving, en dit in 2020 leidde tot de oprichting van de NND: de Netherlands Neurogenomics Database.
Wat is de Netherlands Neurogenomics Database?
Neurogenomics is de wetenschap die bestudeert hoe ons genetische ‘bouwplan’ onze hersenen stuurt, en hoe afwijkingen in dit bouwplan kunnen leiden tot hersenziekten. De NND is opgezet met als doel om de relatie tussen de volgende data te kunnen onderzoeken:
- klinische symptomen: symptomen die patiënten ervaren en medische gegevens
- neuropathologische veranderingen: aantoonbare veranderingen in de hersenen en zenuwcellen
- moleculaire eiwitexpressie: veranderingen in bepaalde eiwitten op moleculair niveau
- erfelijke risicofactoren van hersenziekten
Op dit moment bevat de NND gegevens van ongeveer 3.000 hersendonoren. Al die waardevolle gegevens komen in de database terecht via een zorgvuldig proces:
- Samen met het hersenweefsel ontvangt de Nederlandse Hersenbank (NHB) het medische dossier van een hersendonor met alle klinische informatie. Denk hierbij aan informatie over symptomen, diagnoses, behandelingen en de resultaten daarvan. Deze gegevens zijn afkomstig van artsen, specialisten en verpleeghuizen, met toestemming van de donor.
- Vervolgens onderzoekt de neuropatholoog van de Hersenbank het hersenweefsel van de hersendonor en stelt een definitieve diagnose na overlijden. Overigens wijkt deze diagnose soms af van de diagnose die tijdens het leven werd gesteld. Dit onderstreept nog eens het belang van een betere diagnosestelling.
- Alle verkregen informatie wordt samengevat in één verslag. Vervolgens gebruikt de NND moderne artificial intelligence (AI) methodes om de belangrijkste kenmerken van een donor uit dit verslag te halen en in een tijdslijn te zetten.
- Tot slot wordt de genetische data toegevoegd. Het DNA van de hersendonor wordt uit het hersenweefsel gehaald, waarna de Erasmus Universiteit dit omzet in bruikbare genetische informatie. Hierdoor kunnen onderzoekers ‘lezen’ welke erfelijke risicogenen een rol spelen bij specifieke hersenziekten.
Het resultaat is een unieke verzameling van diepgaande en gekoppelde informatie over hersenziekten, waardoor onderzoekers en behandelaars een veel completer beeld krijgen.
Welke inzichten levert het op?
Wie hebben hier nu concreet wat aan? Om dat te weten te komen, spreken we met Isabell Ehmer, coördinator van de Netherlands Neurogenomics Database vanuit de Hersenbank.
“We hebben grofweg drie doelgroepen bij de NND”, vertelt Isabell. “Allereerst zijn dat de onderzoekers. Zij kunnen bijvoorbeeld de voortgang van een ziekte bij patiënten volgen en analyseren hoe de veranderingen in het hersenweefsel daarmee samenhangen. Een andere mogelijkheid is het berekenen van risicoscores voor de erfelijke aanleg voor verschillende hersenaandoeningen. Hiermee kun je beter voorspellen wie een hoger risico loopt”, legt Isabell uit. Een andere interessante mogelijkheid is het ontdekken van verschillende varianten van een hersenziekte. “Sommige ziektes zien er aan de buitenkant misschien hetzelfde uit, maar verschillen vanbinnen. Omdat we nu naast de symptomen ook kunnen kijken naar het hersenweefsel en naar de erfelijke informatie, helpt dit bij het ontdekken van nieuwe subtypes.”
“Daarnaast zijn er ook veel medici die gebruik (willen) maken van onze database. Zij krijgen met behulp van de database een beter beeld van de uiteindelijke diagnose en het ziekteverloop van hun patiënten. Zo kunnen ze onder andere visualisaties maken: welk symptoom is wanneer tijdens het ziekteverloop ontstaan? Welke behandelingen zijn ingezet en hebben die geholpen? Voorheen was dat niet zo makkelijk te zien. Toen moesten dokters en specialisten hun patiënten één voor één beoordelen en vergelijken. Nu kunnen ze de gegevens als het ware “over elkaar heen leggen” en met elkaar vergelijken en analyseren.”
En wat is dan de derde doelgroep? “Dat zijn wij, de maatschappij. Zelfs al weten we de exacte oorzaak van een hersenziekte nog niet, een beter begrip kan helpen om het beloop van deze aandoeningen beter te voorspellen en aanknopingspunten te vinden om deze (op gepersonaliseerde wijze) te kunnen behandelen. Dat geldt overigens niet alleen voor ziektes als alzheimer, MS en parkinson, maar ook voor psychiatrische aandoeningen. Daar hebben we allemaal wat aan. “
Case: Subtypes van Multiple Sclerose
In een recent onderzoek analyseerden Alyse de Boer en haar collega’s klinische gegevens, hersenweefselinformatie en genetische data van mensen die hun hersenen na hun overlijden hebben gedoneerd en de diagnose multiple mclerose (MS) hadden. De informatie voor hun onderzoek kwam deels vanuit de Hersenbank, deels vanuit onderzoek en deels vanuit de database die door de NND werd mogelijk gemaakt.
MS geeft een zeer divers ziektebeeld omdat de veranderingen in de hersenen en het verloop van de ziekte bij iedereen anders zijn. Hierdoor is het moeilijk om grote lijnen van dit ziektebeeld te begrijpen en nieuwe behandelingen te ontwikkelen. Door de NND zijn belangrijke bronnen van informatie bij elkaar gebracht, die zo nooit eerder werden onderzocht. Zo werden erfelijke en leefstijl factoren, specifieke veranderingen in de hersenen bij MS, het ziektebeloop, symptomen en effecten van behandeling voor het eerst bij elkaar gebracht. Wat ze ontdekten bij de analyse van alle informatie is heel belangrijk: ze konden drie verschillende types MS identificeren. Dit is zeer veelbelovend voor de ontwikkeling van andere, meer gerichte behandelingen en oplossingen van MS.
Wat maakt de Neurogenomics Database uniek?
Isabell: “Alleen al de combinatie van klinische symptomen en data verkregen vanuit de analyse van hersenweefsel van zo veel donoren, is zeer kostbaar en uniek. Om daarna ook nog de genetische informatie te combineren maakt het een goudmijn aan data.” Het is ook echt een hele andere benadering, legt Isabell uit: “Je kunt selecties uit de data maken op basis van overeenkomstige symptomen, in plaats van selecties op basis van een diagnose. Hallucinaties, bijvoorbeeld, komen voor bij patiënten met schizofrenie, maar ook bij patiënten met Alzheimer. Als onderzoekers focussen op dit symptoom, welke nieuwe inzichten zal dat niet gaan brengen?”
Wat ook uniek is aan de database, is dat de NND als online “self-service tool” beschikbaar wordt gesteld. De database is nu al open toegankelijk voor onderzoekers en medici om datasets te selecteren, maar in de online versie van de database zitten op dit moment alleen de geanonimiseerde en geclassificeerde klinische kenmerken, aldus Isabell. “Wij zijn op dit moment bezig om de neuropathologische kenmerken van de hersenweefsels toe te voegen aan de database. In een laatste stap zal de genetische data toegevoegd worden.”
Hoe kunnen onderzoekers tot die tijd toch een selectie maken op basis van alle drie de bronnen? “Ze kunnen dit rechtstreeks bij ons aanvragen, want we beschikken dus al wel over de data, het is alleen nog niet zo makkelijk doorzoekbaar,” licht Isabell toe. “Dat heeft ook een voordeel: we kunnen adviseren over de juiste data om te selecteren. Bovendien willen we er, voordat we de volledige dataset online beschikbaar maken, absoluut zeker van zijn dat deze uiterst privacygevoelige data beveiligd beschikbaar kan worden gemaakt. Hiervoor werken we onder andere samen met specialisten van grote ICT-bedrijven en de KNAW.”
Wat zijn de grootste kansen voor de NND voor de komende jaren?
Naast deze stappen, zijn er nog meer grote stappen die de NND kan zetten? Isabell: “Ja, de NND zal zeker blijven groeien en verfijnen. Ik noemde al het toevoegen van de pathologische data uit onderzoek op hersenweefsel. Dit proces zou potentieel enorm versneld kunnen worden door de weefselanalyses en classificaties gedeeltelijk door artificial intelligence te laten uitvoeren, uiteraard naast de menselijke check en bepaling van de einddiagnose door onze pathologen. Op deze manier zouden we wel veel meer en veel sneller kunnen werken.”
Daarnaast zal de NND nog verder geïntegreerd worden in de Hersenbank. Op deze manier wordt het selectieproces voor onderzoekers niet alleen gemakkelijker en efficiënter, maar kan het ook motivatie zijn voor nieuw onderzoek en innovatieve projecten.
Wat wil je meegeven aan mensen die jullie willen steunen, als donateur of vanuit een nalatenschap?
“We zitten op een goudmijn van informatie; hoe eerder we deze kennis naar bovenhalen, hoe eerder we oplossingen voor hersenziekten vinden. We staan nog maar aan het begin en veel onbekende mogelijkheden wachten om ontdekt te worden. Samen kunnen we de doorbraken versnellen!” aldus Isabell, die niet kan wachten totdat er meer onderzoekers en medische specialisten met de juiste data aan de slag gaan.