Met kunstmatige intelligentie, slimme rekenkracht en genetica meer diagnoses stellen bij patiënten met zeldzame ziektes. Om dit innovatieve project van Radboudumc, BioProdict en Vartion mogelijk te maken, ondersteunen het Europees Fonds voor Regionale Ontwikkeling (EFRO) en de provincie Gelderland het project met ruim een half miljoen euro.
Vele kleintjes maken één grote. Dat geldt ook voor zeldzame erfelijke ziektes. Eén zeldzame ziekte komt, zoals het woord al zegt, niet zo vaak voor. Maar tel de pakweg 7000 bekende zeldzame ziekten bij elkaar op en het gaat al gauw om ongeveer acht procent van de bevolking. De afgelopen decennia is hard gewerkt om de oorzaken van al die zeldzame ziekten op te sporen. Op dit moment lukt dat voor ongeveer de helft van de mensen met zo’n zeldzame ziekte. Voor de andere helft dus niet. Zij weten niet waardoor hun ziekte precies wordt veroorzaakt.
Regionale bedrijven
Het Radboudumc wil daar nu samen met de regionale bedrijven Bio-Prodict en Vartion verandering in brengen met het project ‘Diagnostiek-in-3D’. Dit project wordt financieel ondersteund door het Europees Fonds voor Regionale Ontwikkeling (EFRO), meer in het bijzonder door OP Oost, die op deze manier willen bijdragen aan een structurele versterking van de economie in Gelderland en Overijssel. Martijn Huijnen, hoogleraar bioinformatica van het CMBI (Centrum Moleculaire en Biomoleculaire Informatica CMBI) in het Radboudumc gaat het project leiden. Uitgangspunt is de genetische code van de mens. Die code bestaat uit ongeveer drie miljard letters. Veel letters zijn hetzelfde, maar een aanzienlijk deel verschilt van mens tot mens. Leg het ene genoom (het totaal van alle genetische informatie van een mens) naast het andere en je ziet erg veel verschillen.
Het belang van een goede diagnose
De regionale samenwerking – ook gericht op versterking van de innovatieve, economische structuur – ligt voor de hand. Huijnen: “Het Nijmeegse Bio-Prodict heeft software ontwikkeld die het voorspellen van het effect van mutaties op eiwitten heeft geautomatiseerd. Door gebruik te maken van geanonimiseerde patiëntgegevens en AI van het Radboudumc, kunnen grote stappen worden gezet in het voorspellen van het effect van mutaties op de 3D structuur van een eiwit, en daarmee op de functie. Hiervoor zullen de representatie van de 3D eiwit data, de te gebruiken deep learning architectuur en de rekenkracht worden geoptimaliseerd. Op dat laatste gebied is het in Malden gevestigde Vartion een specialist. Deze samenwerking van kennisinstelling en bedrijven moet het aantal diagnoses bij zeldzame ziektes snel verder gaan opschroeven. Niet alleen omdat een juiste diagnose essentieel is voor de ontwikkeling van een behandeling, maar ook omdat het van belang kan zijn bij de beslissing over eventuele toekomstige zwangerschappen.”
Welk verschil heeft effect?
Huijnen: “Het probleem bij de zoektocht naar de oorzaak van een zeldzame erfelijke ziekte is dat je niet makkelijk kunt aanwijzen welk verschil in het genoom nou precies de ziekte veroorzaakt. Stel je vindt bij iemand 1000 genetische verschillen ten opzichte van de standaard, welk van die verschillen maakt je dan precies ziek? De meeste verschillen hebben geen enkel effect. Dus kijken we vaak naar de vertaling van gen naar eiwit. Eiwitten doen het werk in ons lichaam. Dus is het interessant om te bekijken of een genetisch verschil ook leidt tot belangrijke veranderingen in het bijbehorende eiwit, waardoor het minder goed werkt. Dat zou de oorzaak van de zeldzame ziekte kunnen zijn.”
Biologische origami
Een eiwit is een sliert aminozuren die op een zorgvuldige manier is gevouwen. Dat vouwwerk – biologische origami zou je kunnen zeggen – is essentieel voor de functie van het eiwit. Het zorgt voor de ‘handen en voeten’ waarmee een eiwit contact maakt met andere eiwitten, waarmee het zijn werk kan doen. Elk genetisch verschil dat een verandering veroorzaakt in de vorm van het eiwit, kan dus best de oorzaak van de zeldzame ziekte zijn. “Op die manier wordt steeds vaker – en met succes – naar de oorzaak van zeldzame ziekten gespeurd”, zegt Huijnen. ”In ons ‘Diagnostiek-in-3D’ project willen Bio-Prodict, Vartion en het Radboudumc deze aanpak nu gaan automatiseren en versnellen. Daarbij richten we ons voornamelijk op de zeldzame ziekten die verstandelijke beperkingen veroorzaken, een onderwerp waarin we in Nijmegen al veel expertise hebben opgebouwd.”
