Simon McGrath, ME/CFS Research Review, 8 mei 2019
Eind april publiceerde het team van Ron Davis een pilootstudie die opmerkelijke resultaten aantoonde voor hun apparaat met nanonaald. Opvallend genoeg was er geen overlap tussen de resultaten voor 20 ME/cvs-patiënten en deze voor 20 gezonde controles, iets wat bijna nooit voorkomt bij deze ziekte.
A nanoelectronics-blood-based diagnostic biomarker for myalgic encephalomyelitis/chronic fatigue syndrome (ME/CFS) [Een nano-elektronische op bloed gebaseerde diagnostische biomarker voor myalgische encefalomyelitis/ chronisch vermoeidheidssyndroom (ME/CVS)]
R Esfandyarpour, A Kashi, M Nemat-Gorgani, J Wilhelmy and RW Davis. 2019
De nano-elektrische bloedtest
Nano-elektrische siliciumschijf die onderzoekers gebruiken om stalen te testen. De zwarte lijnen maken geen deel uit van de schijf. (Figuur 2C van de paper)
Het onderzoek gebruikte nanofabricagetechnieken om grote aantallen minuscule elektroden in een siliciumschijf in te bedden. Elke elektrode, of nanonaald, is vergelijkbaar in grootte met een cel.
De onderzoekers creëerden voor elke patiënt een vereenvoudigde bloedstaal dat bestond uit witte bloedcellen (immuuncellen) in plasma, maar zonder rode bloedcellen en bloedplaatjes. De wetenschappers voegden elke staal toe aan een siliciumschijf, en de elektrodes maten dan de elektrische impedantie [weerstand, n.v.d.r.].
Impedantie is een maat voor hoe moeilijk het is voor de elektrische stroom om door de cellen en/of plasma te passeren naast de elektroden. Vooral van belang in de nano-elektrische opstelling, is dat de auteurs zeggen dat verandering in impedantie “voortkomt uit cellulaire en moleculaire interacties.”
Het belangrijkste element van de test, die het dramatische verschil blootlegt tussen patiënt- en controlestalen, is om de cellen te dwingen meer energie te gebruiken dan normaal. De doelstelling was om op cellulair niveau het belangrijkste aspect van ME/cvs te repliceren: de manier waarop problemen ontstaan wanneer de energiebehoefte toeneemt.
De onderzoekers forceerden de cellen om meer energie te gebruiken door simpelweg natriumchloride – tafelzout – toe te voegen aan het staal. In het vakjargon fungeert het zout als een “hyperosmotische stressor”.
Een deel van het extra zout komt de cel binnen, en via osmotische druk, trekt het zout water met zich mee, wat ervoor zorgt dat de cel opzwelt. De cel moet deze drang bestrijden en moet energie gebruiken om een moleculaire pomp aan te drijven die het extra zout terug uit de cel duwt.
De verschillende respons die gezien wordt tussen de stalen van patiënten en controles, is opvallend. Er is weinig verandering in elektrische impedantie voor gezonde cellen. Maar na een halfuur of zo, is er een enorme toename in impedantie bij de stalen van ME/cvs-patiënten.
Verandering in elektrische impedantie over 2.5 uur voor stalen van een bedgebonden patiënten en een gezonde controle. (Figuur 1 C van de paper, enkele labels vergroot voor de duidelijkheid).
Hoofdauteur Rahmim Esfandyarpour vertelde STAT News: “we forceren [patiënten hun cellen om energie te verbruiken] en ze zijn daar niet blij mee …ze reageren anders dan gezonde cellen.” De gezonde cellen lijken goed met de situatie om te gaan.
Opvallend is dat de toename in impedantie voor stalen van elke patiënt substantieel hoger was dan de hoogste toename van alle stalen van de gezonde controles.
Verandering in impedantie vanaf beginpunt tot stabilisatie voor stalen van elk van de 20 patiënten en 20 controles. (Figuur 2C van de paper, sommige labels en gele strook zijn toegevoegd door mij.)
Het is de hoeveelheid lege ruimte tussen patiënten en controles (aangegeven boven de gele band in de grafiek) die deze resultaten zo opmerkelijk en zo interessant maken. Op de recente conferentie over ME/cvs bij de NIH, zei Dr. Anthony Komaroff, professor aan Harvard Medical School, dat dergelijk verschil “een aanwijzing is voor een onderliggende biologie die de symptomen van de ziekte zouden kunnen veroorzaken.”
Wat de bevindingen nog indrukwekkender maakt, is dat de auteurs ook aantoonden dat de bevindingen zeer reproduceerbaar zijn. “Als je dezelfde patiënt een week of maand later test, krijg je exact hetzelfde signaal,” zei seniorauteur Ron Davis aan Medscape Medical News.
De studieauteurs zeggen dat ze geloven dat deze bevindingen uniek zijn voor ME/cvs.
Chris Ponting, professor Medische Bio-informatice aan de Edinburgh University, zei in een commentaar: “Het is opwindend dat ze een onderscheidend kenmerk van ME/cvs hebben ontdekt, dat eenvoudig en goedkoop gemeten kan worden.” Hij benadrukte echter de nood aan replicatie van resultaten en de nood aan zieke controles. Hij zei dat “resultaten gerepliceerd moeten worden in een tweede cohort personen” en voegde toe dat dit apparaat getest zouden moeten worden om te zien “of het ME/cvs niet alleen onderscheidt van een gezonde toestand, maar ook van andere aandoeningen.”
Gelukkig zijn de auteurs van plan dit te doen. Ze hebben aangekondigd dat ze een replicatiestudie zullen uitvoeren met een grotere groep patiënten – en ze zullen daar mensen met gelijkaardige ziekten als controles bij betrekken.
De onderzoekers geven toe dat ze niet weten welke biologische verschillen achter het dramatisch verschil liggen dat het nano-elektrische apparaat laat zien tussen patiënten en controles. Ze speculeren dat het onder andere zou kunnen gaan om veranderingen in het buitenmembraan van de cellen van de patiënt. Maar de onderzoekers zijn experimenten aan het plannen om te proberen de biologie aan het licht te brengen. Het nieuwe werk zou van cruciaal belang kunnen zijn voor ons inzicht in ME/cvs.
De auteurs werken ook aan het aanpassen van de technologie om een gebruiksvriendelijk platform te creëren om te screenen op potentiële geneesmiddelen. Het basisidee is dat eender welk geneesmiddel dat ervoor zorgt dat ME/CVS-cellen zich gaan gedragen als gezonde cellen, mogelijk helend kan zijn voor patiënten.
En het team is reeds gestart met het screenen van geneesmiddelen die reeds goedgekeurd zijn voor andere aandoeningen. Als een van deze werkzaam blijkt te zijn bij ME/cvs, dan zou het op kortere tijd beschikbaar kunnen worden voor ME/cvs-patiënten omdat ze het reguleringsproces al grotendeels doorlopen hebben.
Een van de belangrijkste toepassingen voor deze nieuwe technologie, als ze accuraat blijkt te zijn en de verschillen specifiek zijn voor ME/cvs, is dat het zou helpen bij het stellen van een robuuste diagnose.
Davis’ team probeert reeds de technologie aan te passen zodat ze gebruikt kan worden in elke dokterspraktijk (voorlopig moet het in het labo gedaan worden). En de nano-elektrische chips zijn commercieel erg goedkoop om te maken, dus de test zou betaalbaar en overal verkrijgbaar moeten zijn.
In combinatie met bestaande maatstaven, zoals de Canadese Consensuscriteria, zou het nano-elektrisch apparaat het relatief eenvoudig maken voor artsen zonder specialistische expertise om een diagnose te stellen.
Onderzoek in de VS geeft aan dat misschien 80% van de patiënten met ME/cvs niet gediagnosticeerd zijn. Dus er zouden een miljoen Amerikanen ziek kunnen zijn met ME/cvs, maar niet weten wat hen ziek maakt, en wereldwijd zou het gaan om nog veel meer mensen.
Met een diagnose zouden mensen tenminste advies kunnen krijgen over hoe ze doeltreffender met hun aandoening om kunnen gaan, totdat goede behandelingen beschikbaar zijn. Dat zou het leven van veel mensen kunnen verbeteren, met het potentieel om een enorm verschil te maken eenmaal er doeltreffende behandelingen zijn.
© Simon McGrath voor ME/CFS Research Review. Vertaling Zuiderzon, redactie Abby, ME-gids.
Lees ook
