“Genetische biomarkers; een mogelijk alternatief?"

1. “Genetische biomarkers;een mogelijk alternatief?" Publieksdag Alternatieven voor Dierproeven Utrecht, 7 februari 2009 Dr Timo Breit & Dr Martijs Jonker Micro-Array Department & Integrative Bioinformatics Unit Swammerdam Institute for Life Sciences, Faculty of Science Universiteit van Amsterdam in samenwerking met Prof Harry van Steeg, Dr Annemieke de Vries & Dr Mirjam Luijten RIVM 3 Alternatieven voor Dierproeven projecten ZonMW & CEFIC-LRI

2. Presentatie Genetica Technologie Biomarkers Toepassing Alternatief?

3. DNA gen-expressie door RNA aanmaak AAAAAA mRNA RNA vertaling naar eiwit NH2 1 eiwit heeft meerdere functies eiwit functie-1 COOH functie-n functie-2 Genetica: van gen tot functie kern Gen cel mens & muis ~ 25.000 genen

4. Genetica: gen-expressie (RNA) Cel Cel Kern Kern DNA DNA RNA gen gen RNA celtype 1 gezonde long gezonde long controle celtype celtype 2 gezond hart kankerachtige long target celtype

5. Genomics analyse: 1.000-25.000 genen Technologie: genomics (= veel meten) “Ouderwetse” analyse: 1-25 genen De mogelijkheid van het te gelijktijdig onderzoeken van de expressie van alle genen van een organisme in een specifieke situatie.

6. Technologie: veel meten = veel weten! 1% 100% NKI

7. Limonade Benzeen gen-X gen-X cel cel Testen A B … Y Z Etc… A = onschadelijk B = giftig … = onschadelijk Y = giftig Z = giftig Etc… Biomarker: Principe Vergelijken

8. behandeling incubatie meten minuten  jaren Biomarker: Alternatieve strategie Aanname: Alle responsen volgen vaste cellulaire programma’s/pathways. Mogelijkheid: Omics kan inzicht geven in deze “black box” door voorspelbare sub-cellulaire responsen te identificeren.

9. Blootstelling aan onbekende stof ? blootstellingen genen Atp1b1 Fsip1 Zdhhc13 Tsc22d2 H2-T24 Hic2 Odf3 Cry1 49304Rik Snai1 S100a10 Pebp1 17000Rik Tmem4 Reep5 Toepassing: Voorbeeld toxicogenomics Onderscheiden: • Kankerverwekkende stofklasse van niet-kankerverwekkende stofklasse • Kankerverwekkende stofklassen met en zonder DNA schade 90 genes Kankerverwekkend met DNA schade Kankerverwekkend zonder DNA schade Niet kankerverwekkend ?

10. Toepassing: Voorbeeld toxicogenomics behandeling incubatie gevolg Gevaar identificatie, monitoring en handhaving met biomarker-sets Verminderen Minder dieren nodig omdat een set van biomarkers meer inzicht en statistische kracht oplevert in vergelijking met het beperkte aantal fenotypische markers. - Chronische bioassay voor genotoxiciteit screening 500 muizen & 500 ratten 25 – 50 dieren. Verfijnen Kortere incubatietijd bij voorspellende biomarkers. – 18 maanden 2-4 weken. Potentieel geen ziekte bij voorspellende biomarkers. Lagere dosis omdat gen response gevoeliger is. Vervangen Bruikbaar bij in-vitro pre-screenen van kankerverwekkende stoffen. - Aanwijzen van gevaarlijke stoffen kan, het aanwijzen van veilige niet!

11. Alternatief?: Obstakels • Omics technieken zijn erg duur en ingewikkeld. • Wetenschappers moeten nog leren om te gaan met omics experimenten. • Het vinden van alternatieven voor dierproeven leeft niet echt bij levenswetenschappers. • Problemen met vertaling in-vitro naar in-vivo blijven. • Het targetweefsel is vooraf onbekend • Stoffen worden door het lichaam omgezet • Lastig meetbare effecten in (embryonale) ontwikkeling • Vertaling van gebruikte doseringen. • etc.

12. Alternatief?: Kansen • Genomics werkt! • Mogelijkheid van automatisering naar high-througput screening op cellijnen. • In-vitro (pre)screenen kan. • Vooral vermindering en verfijning.

13. Alternatief?: Mening • Denken aan 3V’s van alternatieven voor dierproeven staat goede wetenschap niet in de weg. • Dit besef kan verbeterd worden door een verandering in de mentaliteit van jonge wetenschappers, dus meer onderwijs op universitair en AIO niveau. • Wellicht belangrijker, er zou voldoende financiële en technische ondersteuning moeten zijn voor die jonge onderzoekers die deze nieuwe aanpak zouden willen uitproberen/toepassen. • (Bijvoorbeeld een half jaar verlenging voor een AIO die dit concept serieus toepast in zijn/haar onderzoek) • Subsidiegevers zouden zich ook meer moeten richten op implementatie van 3Vs ondersteunende methoden en toepassingen ipv fundamenteel onderzoek.

14. Alternatief?: Aanbevelingen • Pak het groots aan. • Pak het multidisciplinair aan. - vergeet de (bio)informatica niet. • Pak het in Publiek-Private samenwerking aan. - private sector bouwt en beheert databestanden voor biomarker studies, academia doen hiermee mechanistische studies. • Focus op reële implementatie.

15. End of presentation