Weizmann Institute: vlak voordat een Iraanse raket het onderzoeksgebouw verwoeste onthulden Israëlische wetenschappers een doorbraak in behandeling leukemie

Door Iraanse raket vernielde onderzoeksgebouw Weizmann Institute. Foto IDF / Ynet

Steven Spielberg had geen beter script kunnen regisseren. In een scène die rechtstreeks uit een spannend drama lijkt te komen, raakten twee Israëlische wetenschappers verwikkeld in een race op leven en dood ,niet alleen tegen ziekte, maar ook tegen vernietiging, schrijft Ynet.

Professoren Liran Shlush en Amos Tanay van het Weizmann Institute of Science werkten al jaren aan een baanbrekende studie, waarbij ze subtiele veranderingen in menselijk bloed volgden om vroege tekenen van leukemie op te sporen. Hun werk was nauwgezet en hun gegevens met moeite verkregen. Toen, net toen ze hun onderzoek ter publicatie indienden, sloeg een Iraanse raket in op hun gebouw.

Prof. Tanay en Prof. Shlush. Foto: Weizmann Instituut

De directe klap dreigde alles te vernietigen: onbetaalbare monsters, gevoelige data en de gezamenlijke inspanning van talloze slapeloze nachten. En toch – wonderbaarlijk genoeg – overleefde hun onderzoek.

Nu, terwijl hun lab nog steeds donker en beschadigd is, presenteren de twee wetenschappers een revolutionaire ontdekking aan de wereld. Hun onderzoek, vandaag gepubliceerd in Nature Medicine, introduceert een niet-invasieve bloedtest die vroege processen van leukemie kan detecteren en, voor het eerst, kan voorspellen hoe snel iemands bloed veroudert, zonder dat een pijnlijke beenmergbiopsie nodig is.

In hun laboratoria hebben ze zich de afgelopen jaren verdiept in de biologie van bloed om te begrijpen waarom sommige mensen met de leeftijd kwetsbaarder worden voor ziekten. Het antwoord, zo blijkt, ligt in het DNA van onze bloedproducerende stamcellen.

"Als onderdeel van het verouderingsproces ondergaan stamcellen – de cellen die alle bloedcellen kunnen genereren, genetische veranderingen en mutaties", legt prof. Shlush uit. "Na verloop van tijd verzamelen deze cellen mutaties en beginnen ze de bloedsomloop te domineren. Ze differentiëren niet meer goed, produceren alleen zichzelf en onderdrukken de productie van gezonde cellen. Uiteindelijk kan dit leiden tot dodelijke ziekten zoals bloedkanker."

Het probleem? Deze beschadigde cellen zitten verborgen in het beenmerg en zijn onzichtbaar voor standaard bloedonderzoek. Tot nu toe waren ze alleen te detecteren via een beenmergbiopsie.

"Het is een zeer pijnlijke test die onder sedatie of plaatselijke verdoving wordt uitgevoerd, waarbij een naald in het bot boort om een ​​monster te nemen", zegt hij. "Naast het ongemak is het duur, ingewikkeld en vereist het hoogwaardige expertise – en soms levert het zelfs geen definitief resultaat op. In sommige gevallen kunnen artsen het er niet over eens worden of een cel gezond is of niet."

Shlush en Tanay probeerden het onmogelijke: ze vervangen de biopsie door een eenvoudige bloedtest.

Hun focus lag op myelodysplastisch syndroom (MDS), een leeftijdsgebonden aandoening waarbij stamcellen niet uitgroeien tot functionele bloedcellen. Zonder behandeling kan dit leiden tot ernstige bloedarmoede of transformeren tot acute myeloïde leukemie (AML), een van de meest voorkomende en agressieve vormen van bloedkanker bij volwassenen.

"In dit specifieke artikel hebben we ons gericht op MDS, maar het proces dat we beschrijven, komt bij veel ziekten voor", zegt Shlush. "De test die we hebben ontwikkeld, kan een breed scala aan bloedaandoeningen diagnosticeren, omdat ze allemaal beginnen met diezelfde stamcellen die evolueren tot iets schadelijks."

Om de test te ontwikkelen, moesten de onderzoekers eerst definiëren hoe 'normaal' er überhaupt uitziet. "Om een ​​nieuwe bloedtest te ontwikkelen, moet een wetenschapper eerst de variabiliteit in een gezonde populatie beschrijven", zegt Shlush. "Dat was nog nooit gedaan voor stamcellen, die de bron zijn van al deze ziekten. Dus moesten we naar de periferie, naar standaardbloed."

Ze ontdekten dat zeldzame stamcellen af ​​en toe vanuit het beenmerg naar de bloedbaan migreren. En in die cellen ligt de sleutel.

"We moesten maar heel weinig zeldzame cellen vangen – één op de miljoen", zegt Shlush. "In elke milliliter bloed zitten er maar een handvol. We moesten ze isoleren, karakteriseren en bepalen of ze gezond of ziek waren met behulp van tientallen parameters en methoden die extreem kleine hoeveelheden cellen aankunnen."

Om de enorme hoeveelheid gegenereerde data te begrijpen, wendde Shlush zich tot prof. Amos Tanay. "Elke cel produceert tienduizenden datapunten, en we hadden data van miljoenen cellen. Prof. Tanay is een wereldexpert in het analyseren van dergelijke data. Dat was de essentie van onze samenwerking: een arts-wetenschapper en een datawetenschapper die samenwerken."

Ze haalden deelnemers binnen – wetenschappers, studenten, jong en oud – namen hun bloed af en begonnen met het profileren van de zeldzame cellen. "De cellen van oudere mensen zagen er anders uit dan die van jongere mensen. De cellen van mannen zagen er anders uit dan die van vrouwen. En iemand met een hoog vetgehalte in het bloed vertoonde ook specifieke patronen. Vervolgens haalden we 80 patiënten binnen en vergeleken hun cellen met die van gezonde cellen. Zo ontdekten we hoe zieke cellen verschillen."

Door monsters van mensen tot wel 95 jaar te analyseren, ontdekten ze nieuwe mechanismen van de veroudering van bloed. Dit waren inzichten die tot nu toe zelfs met de beste beenmerganalyses niet zichtbaar waren.

Een van de meest opvallende ontdekkingen: "Als onderdeel van het verouderingsproces verliezen we bepaalde soorten bloedcellen eerder bij mannen dan bij vrouwen", zegt Shlush. "Het bloed van mannen veroudert sneller, en dat zou kunnen verklaren waarom mannen vaker bloedkanker hebben. We denken dat dit een deel van de kloof verklaart."

Met het oog op de toekomst denken de onderzoekers dat de test niet alleen gebruikt kan worden voor MDS of leukemie, maar voor een breed scala aan hematologische aandoeningen. "We kunnen nu de verouderingsmechanismen van het bloedsysteem op ongekende diepte in kaart brengen. Als we ze beter begrijpen, kunnen we ze misschien ooit een halt toeroepen", aldus Shlush. Klinische studies op basis van hun bevindingen zijn al gaande in verschillende medische centra wereldwijd.

En ze hopen dat hun test uiteindelijk beenmergbiopsieën volledig zal vervangen. "Alleen al in de VS worden er jaarlijks bijna een miljoen beenmergbiopsieën uitgevoerd. Wereldwijd liggen de aantallen zelfs nog hoger", zegt hij.

Een race tegen de ondergang

Slechts enkele dagen voor publicatie werd het laboratorium van Shlush getroffen door een directe raketaanval tijdens het Iraanse spervuur ​​op Israël. Hoewel het artikel al was ingediend, bracht de vernietiging van het laboratorium niet alleen de infrastructuur in gevaar, maar ook jaren van gevoelig onderzoek, monsters en promotieonderzoek.

"Mijn lab bevond zich in het gebouw dat de klap te verduren kreeg", herinnert hij zich. "Gelukkig was het lab zelf niet al te zwaar beschadigd, maar het gebouw werd lange tijd onbruikbaar verklaard. Toen we hoorden dat de stroom was uitgevallen, wisten we dat we snel moesten handelen. De klinische monsters, die van ons en van anderen – werden bewaard in vriezers die het risico liepen uit te vallen."

We hebben urenlang gewerkt. We hebben onze monsters gered, maar ook die van vele anderen. We dachten niet aan onszelf. We renden van vriezer naar vriezer, in een poging het onderzoek van andere collega's te redden. Het is moeilijk te beschrijven hoeveel jaren werk er verloren hadden kunnen gaan.

Het opnieuw rekruteren van deelnemers en het verzamelen van monsters zou bijna onmogelijk zijn geweest. We wisten allemaal dat we moesten redden wat we hadden. Mensen kwamen uit alle hoeken van de afdeling om te helpen. Het was buitengewoon aangrijpend. Te midden van het puin en de as zijn we erin geslaagd om levens aan wetenschappelijk werk te redden. En nu, ondanks alle ontberingen, reorganiseren we ons – en we komen sterker terug. Dit is slechts een kleine vertraging. We stoppen niet.