Van atherothrombose en hemostase tot bloeding: implementatie van een humaan alternatief voor proefdiergebruik
Voor het testen van medicijnen of voedingsmiddelen die de bloedstolling kunnen tegengaan worden steeds vaker proefdieren, die genetisch zijn veranderd, gebruikt. Dikwijls echter, is voor dit soort onderzoek geen intact proefdier nodig omdat slechts een aantal vaatwandcomponenten van invloed is op het proces van bloedstolling. Het gebruik van ‘flowkamers’ is dan een goed alternatief. In een flowkamer wordt bloed geleid over een oppervlak waaraan diverse soorten biologische moleculen, zoals collageen, kunnen worden gehecht. Zo kan bijvoorbeeld de bloedstolling worden beïnvloed en geanalyseerd. De resultaten met een flowkamer zijn vergeleken met veel gebruikte proefdiermodellen. Daaruit blijkt dat onderzoek met de flowkamer een groot deel van het belastende proefdieronderzoek naar bloedstolling kan vervangen. De flowkamer test kan uitgroeien tot een internationale standaard voor het onderzoeken van bloedstolling en het testen van stollingsbeïnvloedende eigenschappen van geneesmiddelen en voeding.
Producten
Auteur: Hall KJ, Harper MR, Gilio K, Cosemans JM, Heemskerk JW, Poole AW
Magazine: PLoS ONE
Auteur: Munnix ICA, Cosemans JMEM, Auger JM, Heemskerk JWM
Magazine: Thrombosis and Haemostasis
Auteur: Gilio K, Munnix ICA, Mangin P, Cosemans JMEM, Feijge MAH, van der Meijden PEJ, Olieslagers S, Chrzanowska-Wodnicka MB, Lillian R, Schoenwaelder S, Koyasu S, Sage SO, Jackson SP, Heemskerk JWM
Magazine: Journal of Biological Chemistry
Auteur: Berny MA, Munnix ICA, Auger JM, Schols SEM, Cosemans JMEM, Panizzi P, Bock PE, Watson SP, McCarty OJ, Heemskerk JWM
Magazine: PLoS ONE
Auteur: Cosemans JMEM, Schols SEM, Stefanini L, Feijge MAH, Hamulyak K, Deckmyn H, Bergmeier W, Heemskerk JWM
Magazine: Blood
Auteur: Cosemans JM, Iserbyt BF, Deckmyn H, Heemskerk JW
Magazine: Journal of Thrombosis and Haemostasis
Auteur: Gilio K, Harper MT, Cosemans JMEM, Konopatskaya O, Munnix ICA, Prinzen L, Leitges M, Liu Q, Molkentin J, Heemskerk JWM, Poole AW
Magazine: Journal of Biological Chemistry
Auteur: Munnix IC, Gilio K, Siljander PR, Raynal N, Feijge MA, Hackeng TM, Deckmyn H, Smethurst PA, Farndale RW, Heemskerk JW
Magazine: Journal of Thrombosis and Haemostasis
Auteur: Nergiz-Ünal R, Rademakers T, Cosemans JMEM, Heemskerk JWM
Magazine: Cardiovascular & Hematological Agents in Medicinal Chemistry
Auteur: Nergiz-Ünal R, Cosemans JMEM, Feijge MAH, van der Meijden PEJ, Storey RF, van Giezen JJJ, oude Egbrink MGA, Heemskerk JWM, Kuijpers MJE
Magazine: PLoS ONE
Auteur: van der Meijden PEJ, Munnix ICA, Auger JM, Govers-Riemslag JWP, Cosemans JMEM, Kuijpers MJE, Spronk HM, Watson SP, Renne T, Heemskerk JWM
Magazine: Blood
Auteur: Roger van Kruchten, Judith M.E.M. Cosemans and Johan W. M. Heemskerk
Magazine: Platelets
Auteur: Cosemans JMEM, van Kruchten R, Olieslagers S, Schurgers LJ, Munnix ICA, Waltenberger J, Angelillo-Scherrer A, Hoylaerts M, Carmeliet P, Heemskerk JWM
Magazine: Journal of Thrombosis and Haemostasis
Verslagen
Eindverslag
Kleine en grote zoogdieren worden in toenemende mate gebruikt voor het ontwikkelen en uittesten van nieuwe medicijnen met antitrombotische werking of antitrombotische voedingscomponenten. Dit betreft genetisch gemodificeerde muizen met soms een ernstig fenotype. Vaak worden de proefdieren gebruikt in korte/lange termijn modellen van trombose en atherosclerose met behoorlijk ongerief. Voorheen werd voetsstoots aangenomen dat het intacte proefdier nodig is voor adequate bestudering en meting van het trombotische proces, gezien de sterke interacties tussen bloed en vaatwand. Echter studies met flowkamers geven aan dat slechts een beperkt aantal vaatwand-componenten van invloed is op het trombotisch proces. Vergelijkend in vivo en in vitro onderzoek, met name bij muis (ook rat en konijn), heeft verder laten zien dat flowkamer studies een belangrijke rol kunnen spelen bij de detectie van risicofactoren voor trombose of bloeding. Tot dusver waren de flowkamer studies te beperkt van opzet om het proefdiergebruik te kunnen limiteren. In dit project is een flowkamer test ontwikkeld waarin tegelijkertijd de werking van bloedplaatjes als ook de bloedstolling gemeten kan kan worden. Deze nieuw ontwikkelde flowkamertest is gevalideerd tegen veel gebruikte in vivo proefdiermodellen. Hieruit bleek dat er een uitstekende correlatie bestond tussen resultaten met muizenbloed en humaan bloed. De in dit project ontwikkelde flowkamertest is dan ook uitermate geschikt om een groot groot deel van het belastend in vivo proefdieronderzoek naar trombose/bloedingen te vervangen. Dit project heeft daarmee een bijdrage kunnen leveren aan elk van de 3 V’s van de alternatieven van proefdieronderzoek (vermindering, verfijning en vervanging).
Hart- en vaatziekten in het algemeen en trombotische aandoeningen in het bijzonder behoren tot de belangrijkste doodsoorzaak in de westerse wereld. Naar gelang de locatie van het trombotisch proces leiden een overmatige dan wel ongewenste activering van bloedplaatjes en stolling (en deficiënte fibrinolyse) tot arteriële trombose, veneuze trombose of longembolisme. In verkalkte slagaders van hart en hersenen leidt dit tot atherotrombotische complicaties (infarcten). Omgekeerd leidt onvoldoende werkzaamheid van deze hemostatische systemen tot ongewenste, soms fatale bloedingen (bijv. hemofilie en hersenbloeding). Een grote uitdaging voor de medische wetenschap is hoe deze trombosen dan wel bloedingen te verhelpen zijn, zonder dat in de patiënt een tegengestelde reactie opgewekt wordt. De huidige mogelijkheden tot medicatie zijn beperkt, als gevolg waarvan primaire en secundaire preventie van trombotische en bloedings aandoeningen slechts gedeeltelijk mogelijk is. Anderzijds levert recent (proefdier)onderzoek naar deze ziekten vele nieuwe mogelijke risicofactoren op, waartegen in potentie meer effectieve medicatie ontwikkeld kan worden. Kleine en grote zoogdieren worden in toenemende mate voor dit onderzoek gebruikt. Dit betreft genetisch gemodificeerde muizen met soms ernstig fenotype. Sinds kort worden dubbel/tripel knock-outs ingekruist met atherosclerotische proefdieren. Vaak worden proefdieren gebruikt in korte/lange termijn modellen van trombose en atherosclerose met behoorlijk ongerief. Een toenemend aantal proefdieren wordt gebruikt voor het valideren van nieuw ontdekte intra- of extracellulaire mechanismen van trombusvorming; het ontwikkelen en uittesten van nieuwe farmaca; en het uittesten van pro- of antitrombotische voedingscomponenten. Voorheen werd voetsstoots aangenomen dat het intacte proefdier nodig is voor adequate bestudering en meting van het trombotische proces, gezien de sterke interacties tussen bloed en vaatwand. Echter rheologische studies met flow-kamers, hetzij ex vivo via een kateter bevestigd aan het proefdier (of mens), hetzij in vitro met geïsoleerd bloed, geven aan dat slechts een beperkt aantal vaatwandcomponenten van invloed is op het trombotisch proces. Vergelijkend in vivo en in vitro onderzoek, met name bij muis (ook rat en konijn), heeft verder laten zien dat flow-kamer studies een belangrijke rol kunnen spelen bij de detectie van risicofactoren voor trombose of bloeding. Nederlands onderzoek speelt in dit veld een toonaangevende rol, m.n. bij de International Society on Thrombosis and Haemostasis, en daarin de Scientific Standardization Committee Biorheology. Tot dusver zijn de flow-kamer studies te beperkt van opzet om het proefdiergebruik te kunnen limiteren. Doel van het aangevraagde project is een internationaal geaccepteerde gestandaardiseerde en gevalideerde procedure te ontwikkelen voor het bepalen van trombusvorming onder stromingscondities met voldoende hoge gevoeligheid, grote toepasbaarheid en optimaal onderscheidend vermogen, zodat daarmee klinisch relevante vasculaire en hemostatische afwijkingen herkend kunnen worden. Hiertoe zullen experimenteel de volgende deelvragen beantwoord worden: 1) Welke fysiologisch relevante condities van flow, kamerconstructie en trombogeen oppervlak zijn het meest geschikt voor de detectie van trombusvorming (trombose) op atherosclerotische plaques en daaropvolgende embolisatie (tromboembolisme)? 2) Welke fysiologisch relevante condities van flow, kamerconstructie en trombogeen oppervlak zijn het meest geschikt voor de detectie van bloedingen? 3) Hoe kan de informatie verkregen uit in vitro flow experimenten geoptimaliseerd worden middels een arraymatige benadering (arrays van modelpeptiden, capillairen en detectiemethoden)? 4) Welke meetparameters zijn het meest geschikt voor de detectie van onvoldoende (bloeding) of overmatige (trombose) trombusvorming onder flow? 5) Hoe kunnen de verkregen resultaten geïmplementeerd worden bij de constructie van