HET FUNCTIONEEL PROTEOMISCH BLOEDONDERZOEK
Wat is een functioneel proteomisch bloedonderzoek?
Vooraleer in te gaan op het functioneel proteomisch bloedonderzoek, moeten er eerst een aantal begrippen uitgelegd worden o.a.
Wat is het 'proteoom'?
Het proteoom is het geheel van de eiwitten van alle cellen en weefsels van een levend organisme zoals het genoom het geheel is van alle genen, die het erfelijk patrimonium uitmaken van een individu: de genen bepalen de eiwitsynthese van het organisme; het proteoom 'volgt' dus a.h.w. op/uit het genoom.
Het menselijk genoom is samengesteld uit 30.000 genen, maar het totaal aantal eiwitten wordt geschat op meerdere honderdduizenden, misschien wel miljoenen. De totaliteit van alle genen is ondertussen bekend, het geheel van hun functies uiteraard nog niet. Daartegenover staat dat we slechts een vrij beperkt aantal eiwitten kennen: amper 80.000 op een totaal van meerdere honderdduizenden; daarenboven is nog minder bekend van elk van hun functies of bestemmingen. Het zijn echter de eiwitten die de "job doen", zoals een Amerikaans auteur vrij direct omschrijft. Kwantitatieve of kwalitatieve wijziging van één type eiwit kan op zich volstaan om een pathologie uit te lokken en een therapie te bepalen.
Waarom kunnen dit proteoom gebruiken voor analyse?
Bij een gezonde persoon is er een goede en evenwichtige wisselwerking tussen:
- de organen (lever, milt, galblaas, hart, darmen, enz.)
- de hormonale klieren (hypofyse, schildklier, bijnieren, geslachtsklieren, enz.)
- het zenuwstelsel
- het afweersysteem (thymus, beenmerg, milt, darm, enz.)
Het bloed doorstroomt alle organen van het lichaam. Het voert o.a. met zich mee:
- stofwisselingsproducten van organen en klieren
- boodschapperstoffen tussen de cellen onderling
- afweerstoffen tegen virussen en bacteriën
- hormonen die organen en klieren besturen
- mineralen die tussenbeide komen bij de vochtbalans
- talrijke eiwitten met geheugenfunctie
Ons bloed is eerst en vooral een rondreizende stroom rode en witte bloedlichaampjes. Daarnaast bevat het ook gemiddeld 6 tot 7.5 gram eiwitten per 100 ml, samengesteld uit wel 50.000 verschillende soorten. Van deze grote, ingewikkelde moleculen met hun ontelbare opdrachten is het overgrote deel ons nog onbekend op gebied van exacte samenstelling en functie. Onze cellen hebben ze echter wel één voor één opgebouwd en samengesteld, op basis van de codes die in de celkernen zijn opgeslagen: dit betekent dus dat onze eiwitten als het ware "de allerindividueelste biologische expressie van de allerindividueelste genetische code" zijn. Naar analogie met het begrip "genoom", uitdrukking voor de verzameling erfelijke code die in de celkernen opgeslagen ligt, werd de nieuwe term "proteoom" bedacht om het geheel aan informatie te omschrijven dat in ons eiwitpatroon vervat zit.
Serumeiwitten bevinden zich in ons bloedserum in een bijzonder (electrocolloïdaal) evenwicht met elkaar. De proteomische methode neemt als uitgangspunt dat dit complexe onderlinge evenwicht de sleutel is tot een schat aan biologische informatie die opgeslagen ligt in onze "zwarte doos" (het proteoom).
Wat betekent proteomica?
De term proteoom laat zich vrij eenvoudig omschrijven als het samenstellend geheel van de eiwitten van een organisme: de catalogus met hun identificaties en functies. Het concept 'proteomica' beslaat daarentegen een veel ruimer gebied en kan verschillende aspecten omvatten:
- studie van de structuur van alle eiwitten
- analyse van de manier waarop eiwitten binnen het organisme in onderlinge netwerken verbonden zijn om "de job" te doen
- studie van de eiwitfuncties binnen het systeem
- bepaling van de diagnostische, preventieve, voorspellende en therapeutische waarde van de eiwitten
Wat is nu een functioneel proteomische analyse?
Als de eiwitten de "job doen", kunnen we met een evenredige omschrijving stellen dat de functioneel proteomische analyse ons toelaat "om onder tafel te kijken", in de stille wereld van het onzichtbare en ontastbare. Zij is een fotografische ontwikkelaar die een latent beeld zichtbaar kan maken. Een medische diagnose steunt, historisch, op feiten die zichtbaar zijn: een tumor, een wonde, een zwelling, oedeem, die hoorbaar zijn: ronchi, wheezing, ontdubbelde harttonen, waarover met de patiënt te praten valt: pijn, angst.
Visuele en auditieve waarneembaarheid hebben we opgevoerd middels microscopen en stethoscopen. De limiet van het inframicroscopische werd tot voor kort nooit overschreden. Medische onderzoeksdaden stellen op niveau van genoom of proteoom was onhaalbaar. De functionele proteomische analyse maakt het wel reeds mogelijk om het leven inframicroscopisch te observeren in de stille wereld van het onzichtbare en ontastbare. De functionele analyse is een klinisch proteomische methode, en wel de eerste die ooit werd beschreven. Ze is een nuttig hulpmiddel om Research & Development te oriënteren.
Waaruit bestaat de proteomische methode van de functionele analyse?
De proteomische methode heeft enkel betrekking op het serum. Het proteoom van vaste weefsels wordt niet onderzocht: alleen het bloedserum. Het is bekend dat een systeem wordt samengesteld door een geheel van elementen, die met elkaar interageren. Om een systeem te bestuderen kan begonnen worden bij de studie van zijn onderscheiden elementen: in dit geval het proteoom. Een andere aanpak kan gericht zijn op het bestuderen van de eiwitinteracties, bijzonder aspect van de proteomica.
De functionele analyse houdt zich bezig met de studie van de moleculaire kinetica door toevoeging (in vitro) van een welbepaalde reeks reagentia aan het patiëntenserum. Ze steunt daarvoor op een bijzonder natuurkundig kenmerk van colloïdale oplossingen: solvatatie, waardoor macromoleculen elkaar aantrekken of afstoten wanneer het ionisch evenwicht van het solvens veranderd wordt. De toepassing van de methode begint dus bij een reeks zorgvuldig uitgekozen flocculatietesten, die volgens een streng gecodeerd protocol worden uitgevoerd. De kwantitatieve bepaling van de afzonderlijke flocculaten wordt met informatica omgezet in een soort pseudo-curve, die fungeert als beeld van de patiënt op een gegeven ogenblik.
Van proteomica naar proteoom
De moderne wetenschap betoont eerst en vooral interesse voor het proteoom. Pas na isolatie en identificatie van de eiwitten wordt er gezocht naar hun proteomische functies. Met zowat 30 jaar voorsprong heeft de functioneel proteomische analyse zich eerst toegelegd op een beschrijving van het biofysische evenwicht van het serum van elk individu - proteomica - om nadien de structurele studie van het proteoom te bekijken. Hiervoor worden de klassieke methodes voor eiwitanalyse toegepast:
- dosering van het totale eiwit
- verhouding albumine / globuline
- klassieke eiwitelectroforese
- iso-electrische focussering van de eiwitten
- bidimensionele electroforese
De analyse van het proteoom heeft grote heuristische waarde voor de studie van de proteomica en vice versa wordt het begrip van de functionele waarde van de elementen van het proteoom georiënteerd door de studie van de variaties van de colloïdale serumstructuur.
Proteoom, diagnose en therapie
De moderne wetenschap verwacht veel van het proteoom om door middel van geïnformatiseerde statistische methodes nieuwe biologische markers op punt te stellen voor diagnose en therapie. Toename of afname van één welbepaald type eiwit in het bloed, of de simultane variatie van meerdere eiwitten kunnen volstaan om een ziekte te voorspellen. Op gebied van therapie wordt er van het proteoom heel wat verwacht om nieuwe moleculen te creëren met welgerichte doelwitten, en om de therapeutische activiteit van een aantal scheikundig onbepaalde stoffen nader te omschrijven. De vermeerdering of inhibitie van een eiwit of een groep van eiwitten kan op zich reeds een merkwaardig therapeutisch resultaat bereiken.
De flocculatie curve
De proteomische methode test de reactiviteit van het colloïdale serumsysteem uit door toevoeging van bijzondere scheikundige of biologische reagentia. Een tot dan onbekend fenomeen werd hiermee aangetoond: De structuur van het colloïdale systeem is genetisch gedetermineerd. Deze structuur is geen resultante van de vermeerdering of vermindering van een geïsoleerde en geïdentificeerde proteïne van het proteoom, maar van de dynamica van het geheel van het systeem van serumeiwitten. Op zich maakt de evolutie van de vormstructuur reeds een diagnose uit, waarmee terdege rekening moet worden gehouden om een efficiënte behandeling uit te werken, vooral wat betreft organotherapie (serum- en weefsel-immunologie).
Het geneesmiddelen rooster
De internationale wetenschappelijke gemeenschap stelt heel wat verwachtingen naar de proteomica om een groot aantal nieuwe geneesmiddelen te ontwikkelen. De functioneel proteomische analyse heeft deze zoektocht reeds op originele wijze aangevat. Na de oppuntstelling van een voldoende aantal tests voor de beschrijving van de colloïdale serumstructuur, werden laboratoriumdieren onderworpen aan een standaardvoer dat met plantextracten (onder vorm van tincturen of alcoholische maceraten) was aangerijkt. 800 planten werden op die manier getest, wat uitmondde in de samenstelling van een animaal referentierooster. Vertrekkend van dit primaire animale rooster werd nadien een progressief groeiend humaan therapierooster uitgebouwd, dank zij klinische observaties van de deelnemende artsen (MTS: Medical Telematic system). De proteomische methode is een origineel en efficiënt werkinstrument om de therapeutische activiteit van planten en tal van andere substanties uit te testen.
Tenslotte: wat is de diagnostisch aanvullende waarde van deze methode?
- Onderkenning van het individuele risico op een vaataccident (thrombose, infarct) i.p.v. een blinde statistische prognostiek op basis van cholesterolcijfers
- Opsporing van een gestoorde leverfunctie, hoewel de bekende leverwaarden normaal uitvallen
- Erkennen van een gestoorde darm: verband tussen de vertering- en de afweerfunctie ervan.
- Onderzoek van allergie en onderscheid van de verschillende vormen ervan, hoewel de klassieke laboratoriumwaarden normaal zijn
- Vaststellen van onevenwichtige hormonale regelingen
- Onderkenning van een zgn. risicoterrein voor gezwelvorming
- Vaststellen van "verhardingstendensen" (bv. arthrose, arteriosclerose, steenvorming)
- Aantonen van zenuwzwakte en -vermoeidheid
- Inzicht in de verschillende aspecten van afweerzwakte (celafweer, zenuwstelsel, hormonen, afweergeheugen)
- Onderscheid van de verschillende vormen van reuma
