Meer dan de som der delen: combinatie van technieken versnelt onderzoek naar ophoping afvalstoffen

Als je chronische nierschade of nierfalen hebt, lukt het de nieren niet (goed) meer om afvalstoffen uit je bloed te filteren. De afvalstoffen hopen daardoor op, onder andere in de nieren. En veroorzaken daar schade. Neem bijvoorbeeld afvalstoffen die gebonden zijn aan eiwitten (Protein Bound Toxins, PBT’s). Ophoping van PBT’s in de nieren veroorzaakt nierfibrose: nierweefsel, dat verloren gaat door de vorming van bindweefsel. “Het eindresultaat kennen we, maar in welke delen van de nier de PBT’s precies ophopen en via welk mechanisme ze fibrose veroorzaken, dat is niet bekend”, vertelt dr. Andreas Sonnen, onderzoeker aan het UMC Utrecht.

Vermoeden
Sonnen heeft wel een vermoeden over het startpunt van dat mechanisme. “We denken dat ophoping van PBT’s de genexpressie verandert.” Genexpressie bepaalt welke eiwitten een cel aanmaakt. En eiwitten regelen samen alle processen in de cel. Ontregeling kan ervoor zorgen dat een cel sterft. Of bijvoorbeeld bindweefsel gaat maken, zoals bij nierfibrose.

Slim idee
Om het verband bloot te leggen tussen PBT’s, genexpressie en fibrose, moet je in nieren met chronische nierschade drie dingen tegelijk meten. Waar in de nier zitten hoeveel PBT’s? Welke genen komen daar tot expressie? En welke celprocessen staan er aan? Tot nu toe was dat technisch niet mogelijk. Maar Sonnen heeft een slim idee bedacht, samen met collega-onderzoekers van de Universiteit in Aken.

Moleculaire microscoop
Sonnen: “We gaan twee beeldvormende technologieën combineren, zodat er een soort moleculaire microscoop ontstaat.” De eerste technologie is de zogeheten MALDI-massaspectrometrie. Die brengt in beeld waar de PBT’s zitten op celniveau. En welke schade ze daar veroorzaken. Dat gebeurt met zeer dunne plakjes (coupes) nieren van muizen of patiënten.
De tweede technologie meet, eveneens in coupes, welke genen actief zijn in welke niercellen. Sonnen: “Deze zogeheten MERFISCH-spatial transcriptomics en de MALDI-massaspectrometrie doen we steeds op naast elkaar gelegen coupes. Dat resulteert in data van de hele nier op cellulair en moleculair niveau. Wij gaan de uitdaging aan om die data te integreren.” De combinatie levert dus meer inzicht op, dan de som van beide datasets apart.

Creatieve en unieke aanpak
Sonnen en zijn collega’s in Aken zijn de eersten die beide technieken combineren om schade door PBT’s te doorgronden. En dat is belangrijk, want dit soort afvalstoffen richt veel schade aan. Behalve aan de nieren bijvoorbeeld ook aan het hart en de hersenen. Een oplossing vinden is ook belangrijk omdat PBT’s hardnekkig zijn. Aangezien de afvaldeeltjes gebonden zijn aan eiwitten, zijn ze relatief groot en niet te verwijderen via dialyse: ze kunnen dialysefilters niet passeren. Vanwege de creatieve en unieke aanpak van het onderzoek, ontvangt Sonnen van de Nierstichting een Kolff+-beurs.

Nieuw gereedschap versnelt onderzoek
En er is nog een reden voor de toekenning: het onderzoek van Sonnen kan meer opleveren dan inzicht in PBT’s. Als het succesvol uitpakt, ontstaat er namelijk nieuw ‘gereedschap’: de nieuwe analysemethode kan ook de effecten van andere afvalstoffen efficiënt in kaart brengen, in verschillende organen. En je kunt er de resultaten mee meten van nieuwe medicijnen in gekweekte mini-niertjes (organoïden). Deze Kolff+-studie kan dus onderzoek versnellen.

Vroegtijdige diagnose
Het onderzoek naar ophopende afvalstoffen gaat mogelijk ook nieuwe zogeheten biomarkers opleveren: meetpunten waarmee je in biopten van nieren schade kunt aantonen. “Biomarkers kunnen bijdragen aan vroegtijdige diagnose van nierschade”, vertelt Sonnen. “Met de resultaten van dit onderzoek kunnen we dus verder werken aan het tegengaan van de progressie van chronische nierschade.”