IBU “Genetische biomarkers; een mogelijk alternatief?" 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 Publieksdag Alternatieven voor Dierproeven Utrecht, 7 februari 2009

IBU Presentatie Genetica Technologie Biomarkers Toepassing Alternatief?

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

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

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

IBU Technologie: veel meten = veel weten! NKI 1% 100%

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

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

IBU Kankerverwekkend met DNA schade Kankerverwekkend zonder DNA schade Niet kankerverwekkend Toepassing: Voorbeeld toxicogenomics Onderscheiden: 1. Kankerverwekkende stofklasse van niet-kankerverwekkende stofklasse 2. Kankerverwekkende stofklassen met en zonder DNA schade ? Blootstelling aan onbekende stof 90 genes Atp1b1 Fsip1 Zdhhc13 Tsc22d2 H2-T24 Hic2 Odf3 Cry Rik Snai1 S100a10 Pebp Rik Tmem4 Reep5 genen blootstellingen ?

IBU Toepassing: Voorbeeld toxicogenomics 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! behandelingincubatie Gevaar identificatie, monitoring en handhaving met biomarker-sets gevolg

IBU Alternatief?: Obstakels 1.Omics technieken zijn erg duur en ingewikkeld. 2.Wetenschappers moeten nog leren om te gaan met omics experimenten. 3.Het vinden van alternatieven voor dierproeven leeft niet echt bij levenswetenschappers. 4.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.

IBU Alternatief?: Kansen 1.Genomics werkt! 2.Mogelijkheid van automatisering naar high-througput screening op cellijnen. 3.In-vitro (pre)screenen kan. 4.Vooral vermindering en verfijning.

IBU Alternatief?: Mening 1.Denken aan 3V’s van alternatieven voor dierproeven staat goede wetenschap niet in de weg. 2.Dit besef kan verbeterd worden door een verandering in de mentaliteit van jonge wetenschappers, dus meer onderwijs op universitair en AIO niveau. 3.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) 4.Subsidiegevers zouden zich ook meer moeten richten op implementatie van 3Vs ondersteunende methoden en toepassingen ipv fundamenteel onderzoek.

IBU Alternatief?: Aanbevelingen 1.Pak het groots aan. 2.Pak het multidisciplinair aan. - vergeet de (bio)informatica niet. 3.Pak het in Publiek-Private samenwerking aan. - private sector bouwt en beheert databestanden voor biomarker studies, academia doen hiermee mechanistische studies. 4.Focus op reële implementatie.

IBU End of presentation