Onderzoekers van UZ Leuven, KU Leuven, VITO en imec publiceerden veelbelovende resultaten over het gebruik van een hyperspectrale camera om eiwitplaques in de ogen van alzheimerpatiënten op te sporen. Die eiwitophopingen zijn al langer bekend in de hersenen van alzheimerpatiënten en zijn belangrijk bij het stellen van de diagnose. De hypothese is nu dat de plaques tien tot twintig jaar voor het ontwikkelen van symptomen al kunnen opgespoord worden in de ogen. In dat vroege ziektestadium zouden behandelingen potentieel veel effectiever zijn.
Alzheimerdiagnose vandaag
De ziekte van Alzheimer, een van de meest voorkomende oorzaken van dementie, vormt een groot probleem voor onze ouder wordende bevolking. In België zijn er vandaag meer dan 220.000 mensen getroffen door de ziekte, en samen met hen ook duizenden familieleden en vrienden die hun dierbaren zien aftakelen. De Wereldgezondheidsorganisatie noemt alzheimer, naast kanker en diabetes, de duurste ziekte van onze tijd.
Er bestaat geen wondermiddel tegen alzheimer. De laatste jaren zijn er zelfs verschillende kandidaat-geneesmiddelen afgevoerd wegens ontgoochelende resultaten in de laatste fasen van de klinische studies. Experten geloven dat de bestaande medicatie effectiever zou zijn als ze toegediend kon worden in een veel vroeger stadium, alvorens de hersenen zijn aangetast en symptomen zoals geheugenverlies of spraakproblemen optreden.
Maar hoe zou men risicopatiënten – of zelfs de gehele bevolking – kunnen screenen op alzheimer? Dure hersenscans zijn geen optie. Maar een eenvoudig nazicht bij de oogarts kan dat wel zijn.
Het oog als een venster naar de hersenen
“In 2015 publiceerden onderzoekers uit Minnesota (VS) bijzondere resultaten waarbij ze ophopingen van het eiwit amyloid-beta ontdekten in het netvlies van muizen die alzheimer ontwikkelden, nog voordat ze symptomen vertoonden,” legt prof. dr. Ingeborg Stalmans, oogarts in UZ Leuven, uit. “Deze resultaten waren toen heel controversieel en vele onderzoekers in dit vakgebied hechtten er niet veel geloof aan. Nochtans is het niet zo vreemd om het oog te bestuderen om meer te weten over de ontwikkeling van chronische ziekten. Denk maar aan de studie van bloedvaten in het oog om verhoogde bloeddruk of de kans op een hartinfarct op te sporen. Het grote voordeel is natuurlijk dat het oog transparant is en dus op een heel eenvoudige, niet-invasieve manier een inkijk geeft in het lichaam én de hersenen.”
Een multidisciplinair team
Professor Stalmans en haar teamleden, Dr. Karel Van Keer en Dr. Sophie Lemmens, besloten om hier verder mee aan de slag te gaan en bundelden de krachten met biologen en ingenieurs. Het team van prof. dr. Lieve Moons en dr. Lies De Groef van de afdeling dierenfysiologie en neurobiologie van KU Leuven ontfermt zich over het fundamentele onderzoek en bestudeert de vorming van eiwitophopingen in het netvlies van muizen, voor verschillende hersenaandoeningen. “We zijn op zoek naar abnormale eiwitophopingen die typisch zijn voor ziektes als alzheimer, parkinson, huntington enz.“, leggen ze uit. “We hopen zo voor elke ziekte een ‘vingerafdruk’ te vinden die kan leiden tot een betere diagnose.”
Voor het ontwikkelen van de noodzakelijke cameratechnologie gingen de UZ Leuven- en KU Leuven-onderzoekers aankloppen bij ‘de buren’: imec. “Al meer dan tien jaar zijn we bezig met hyperspectrale camera’s en maken we ze zo klein, snel en gebruiksvriendelijk mogelijk,” zegt Andy Lambrechts, programmadirecteur Hyperspectrale Technologie bij imec. “Daar waar een gewone camera slechts drie kleuren of golflengtes waarneemt (rood, blauw en groen), kan een hyperspectrale camera het opgevangen licht opdelen in tientallen tot honderden golflengtes. Aangezien elk materiaal, in dit geval elk eiwit, specifieke golflengtes zal weerkaatsten naar de camera, kan het geïdentificeerd worden. We spreken hier van een spectrale vingerafdruk die specifiek is voor een bepaald type eiwit.”
Om de brug te maken tussen imecs hyperspectrale camera en de uiteindelijke toepassing die de biologen en oogartsen nodig hadden, was heel wat teamwerk nodig. “We integreerden een camera in een microscoop voor het onderzoek van weefselcoupes, en in een funduscamera voor het oogonderzoek bij patiënten,” verduidelijkt prof. dr. Patrick De Boever, voormalig project manager bij de VITO Health Unit. “Vooral voor de oogartsen was het belangrijk om op de snelheid van de camera te werken. Er moeten namelijk beelden kunnen gemaakt worden tussen twee oogknipperingen van de patiënt.” Ir. Jan Theunis, huidig project manager VITO Health, vult aan: “Op basis van de hyperspectrale beelden ontwikkelden we vervolgens slimme algoritmes om een alzheimer-patroon te kunnen herkennen. Die algoritmes kunnen dan gebruikt worden om de ziekte te detecteren via een eenvoudige oogmeting.”
Een funduscamera met geïntegreerde hyperspectrale camera, voor onderzoek in het lab van professor Stalmans.
Hoopgevend en voor de nabije toekomst
Normaal werpt dit soort onderzoek niet snel zijn vruchten af in de praktijk, maar hier kan het wel snel gaan. De apparatuur is namelijk beschikbaar en vraagt niet veel extra ontwikkeling. Bovendien is de test veilig voor patiënten, omdat enkel zichtbaar licht, en geen potentieel gevaarlijk laserlicht, wordt gebruikt.
“Het is nu belangrijk om aan te tonen hoe vroeg in de ontwikkeling van de ziekte we eiwitplaques kunnen vinden in het oog”, besluit prof. dr. Stalmans. “Vervolgens kan deze diagnosetechniek dan gebruikt worden om proefpersonen de rekruteren voor de klinische studies naar nieuwe alzheimerbehandelingen. In dat opzicht is onze nauwe samenwerking met prof. dr. Rik Vandenberghe van de geheugenkliniek van UZ Leuven ook heel belangrijk. Ik geloof echt dat we met gebundelde krachten deze ziekte kunnen bestrijden en het leven van al die miljoenen patiënten wereldwijd draaglijker kunnen maken. Het kan een chronische ziekte worden die onder controle blijft, net als sommige kankers vandaag.”
Meer weten?
- Dit onderzoek werd uitgevoerd in het kader van het ADMIRE-project en ontving subsidies van Mission Lucidity, een multidisciplinair onderzoeksinitiatief naar neurodegeneratieve aandoeningen. Ook was er ondersteuning via het HERALD-project dat gefinancierd werd door het ATTRACT-consortium binnen het Europese Horizon 2020 programma.
- Lees de publicatie van de studie in het vakblad Alzheimer’s Research and Therapy. Het is de samenvatting van de doctoraatsstudie die dr. Sophie Lemmens uitvoerde in het labo van professor Stalmans. Haar thesis kan aangevraagd worden via dit mailadres.
- Ontdek meer over de mogelijkheden van imecs hyperspectrale technologie op www.imechyperspectral.com
- VITO’s spin-off MONA ontwikkelt software voor het opsporen en opvolgen van chronische ziektes, op basis van fundus, hyperspectrale en OCT-beelden.
