De Amerikaanse topwetenschapper Leroy Hood voorspelt dat de geneeskunde er binnen twintig jaar heel anders zal uitzien dan vandaag. Iedereen zal uit zijn eigen genenkaart kunnen leren welke gezondheidsrisico’s zijn lichaam loopt.
Nobelprijswinnaars zijn saaie mensen, of toch op zijn minst saaier dan topwetenschappers zonder prijs. Dat bleek vorige week in Brussel, waar zeven gerenommeerde wetenschappers op een symposium georganiseerd door de Sectie Biotechnologie van de Koninklijke Vlaamse Chemische Vereniging hun visie gaven over de manier waarop genetische kennis de toekomst van de mensheid zal beïnvloeden.
Vier van de zeven waren Nobelprijswinnaars. Drie van hen brachten een verhaal dat niet alleen minder boeiend was, maar ook minder boeiend gebracht werd dan de voordrachten van de anderen – de vierde was de spreekwoordelijke uitzondering, een chemicus die zichzelf recycleerde tot een schitterende stand-up comedian (weliswaar een met verstand).
Van de overige drie was de Amerikaan Craig Venter de bekendste. De man kreeg ooit de wereld over zich heen, omdat hij rechten dreigde te verwerven op een groot deel van het genetisch patrimonium van de mensheid. Venter gaf vorige week een wat uitgebluste indruk, moegestreden waarschijnlijk.
Het aanstormende Israëlische talent Ehud Shapiro lichtte de eerste gegevens over zijn futuristische geesteskind toe: een inspuitbare DNA-computer die misschien ooit op het niveau van lichaamscellen genezing zal organiseren.
Het boeiendste verhaal was dat van de Amerikaan Leroy Hood, een van de pioniers van het succesvolle Humaan Genoomproject dat de genetische basisinformatie van de mens in kaart bracht. Hood ontwikkelde onder meer de DNA-sequencer: de machine die genetische gegevens razendsnel afleest.
Momenteel is hij de voornaamste promotor van een nieuwe tak in de wetenschap: de systeembiologie. Er komt zo massaal veel biologische informatie vrij dat het niet langer efficiënt is het leven te bestuderen op het niveau van bijvoorbeeld het individuele eiwit. Alles hangt samen, dus moet er zoveel mogelijk naar het grote geheel gekeken worden. De biologie evolueert naar een verhaal van netwerken.
Wetenschap is altijd een kwestie geweest van het verhaal te reduceren tot de basiselementen. Waarom moet het nu ineens in al zijn complexiteit worden aangepakt?
LEROY HOOD: Omdat we er anders niet zullen komen. Ik heb dertig jaar lang het afweersysteem van het lichaam bestudeerd volgens het klassieke principe: je kijkt naar een gen en naar het eiwit dat het produceert. Maar ik besefte snel dat we zo alleen de details zouden ontdekken, zonder te begrijpen hoe het systeem werkt. Als je weet hoe een wiel functioneert, en een rem, en een motor, begrijp je nog altijd niet hoe een wagen functioneert.
Het geheel is meer dan een eenvoudige som van de delen?
HOOD: Precies. Er zijn eigenschappen van het systeem zelf, die pas te voorschijn komen als alle delen met elkaar interageren. Door alleen de details te bestuderen, zul je die nooit vatten.
Wat betekent dat concreet inzake het menselijk afweersysteem?
HOOD: Wij maken momenteel heel slecht gebruik van de mogelijkheden die het immuunsysteem biedt. We maken nog altijd vaccins op dezelfde manier als een eeuw geleden. Maar voor bijvoorbeeld aids en andere infectieziekten komen we zo zelfs niet in de buurt van een oplossing.
Waarom is het zo moeilijk om aids aan te pakken?
HOOD: Een belangrijke component van het immuunsysteem kunnen we niet efficiënt gebruiken. Het immuunsysteem is in twee werelden verdeeld: het antilichaamsysteem met zijn B-cellen dat bijvoorbeeld bacteriën aanvalt, en het cellulair systeem op basis van T-cellen dat ingeschakeld wordt in de strijd tegen kanker. We kunnen goede vaccins maken op basis van B-cellen, maar niet met T-cellen. En aids is een ziekte die zich vooral via T-cellen verspreidt.
Is de strijd tegen aids dan uitzichtloos?
HOOD: Als we écht begrijpen hoe het immuunsysteem functioneert, hoe de werelden daarin met elkaar interageren, zullen we aids kunnen aanpakken. Het immuunsysteem werkt een beetje zoals de evolutie: de dingen die het kan, doet het snel en efficiënt, maar zaken die het nooit heeft gekund, leert het niet gemakkelijk. Pas als we de fundamenten van het immuunsysteem blootleggen, zullen we in staat zijn het te manipuleren en andere dingen te laten doen dan deze die het zelf uitdokterde.
We weten ook niet waarom het immuunsysteem bijna nooit eigen lichaamscellen aanvalt?
HOOD: Nee, het diepere mechanisme daarachter kennen we niet, wat toch cruciaal is als we organen efficiënt willen transplanteren. We kunnen beschrijven onder welke omstandigheden het afweersysteem niet aanvalt, we kunnen het zelfs doen aanvallen, maar we weten niet hoe het functioneert. Er zijn ziekten die veroorzaakt worden door het immuunsysteem dat eigen lichaamscellen aanvalt, zoals astma en multiple sclerose. Geen van deze ziekten begrijpen we goed.
We weten dus niet wat er de oorzaken van zijn?
HOOD: Soms kunnen we zeggen: als je dit doet, dan word je ziek. Maar we weten niet waarom, en – belangrijker – we weten niet wat we eraan kunnen doen. We kunnen een lichaam geneesmiddelen geven die een massa afweercellen doden, waardoor we deze ziekten wat aan banden kunnen leggen, maar zo veroorzaken we een heleboel andere problemen. Voor de meeste biologische systemen waarin we geïnteresseerd zijn, is onze kennis oppervlakkig. De enige manier om de kennis te vergroten, is alle elementen van een systeem in kaart brengen, en kijken hoe die elementen samenwerken. Pas dan kom je tot het niveau van de eigenschappen van het systeem.
Enig idee hoe lang het zal duren voor we daarmee iets nuttigs kunnen doen?
HOOD: Ik maak me sterk dat we met een systeembiologische aanpak van het immuunsysteem binnen tien jaar véél efficiënter zullen zijn in de strijd tegen een groot aantal ziekten dan nu. Systeembiologie begint met de volledige genenkaart van het organisme dat je wilt bestuderen, want daarin zit alle informatie die je nodig hebt. We beschikken nu over die basisinformatie voor de mens.
Met welke andere medische doorbraak zou u het Humaan Genoomproject vergelijken?
HOOD: Ik denk dat het Humaan Genoomproject van een andere dimensie is dan eender wat er tot dusver in de biologie is gedaan. We hebben onze digitale DNA-taal ontcijferd, hoewel we ze nog lang niet helemaal begrijpen. Er is een totaal nieuwe technologie uit het project gegroeid. Dat is een van de basisregels: als je een nieuwe discipline wilt ontwikkelen, moet je nieuwe technologie uitvinden. Belangrijk is ook dat het genoomproject de interdisciplinaire samenwerking bevorderde. Voor het eerst konden biologen niet zelf de nodige technologie maken, en moesten ze ingenieurs, scheikundigen en wiskundigen inschakelen.
Ging dat vlot, dat over de grenzen van disciplines heen werken?
HOOD: Nee. Vijftien jaar geleden kreeg ik er mijn collega-biologen niet toe overtuigd. Ik moest een eigen departement uit de grond stampen om dat probleem te omzeilen. We werden wel geholpen door de onverwachte ontwikkeling van het internet. De enorme informatie die we genereren, kan nu razendsnel naar een groot aantal wetenschappers over de hele wereld gestuurd worden. Dat maakte het in 2000 mee mogelijk om eindelijk te starten met het Instituut voor Systeembiologie.
Daarvoor moest u wel de academische wereld verlaten.
HOOD: Inderdaad. De meeste academische instellingen zijn heel bureaucratisch, met een bureaucratie die is toegespitst op het verleden en het heden. Vele wetenschappers zijn conservatief en bang van vernieuwing. De academische wereld steunt op isolement eerder dan op integratie en coördinatie. Ik besefte al snel dat om nieuwe ideeën te realiseren je niet alleen de technologie, maar ook de structuur moest uitvinden waarmee je ze in de praktijk kon brengen. Nieuwe ideeën hebben nieuwe administratieve structuren nodig. Dus verliet ik de academische wereld om een non-profit onderzoekscentrum op te richten.
De academische wereld functioneert volgens dezelfde hokjesmentaliteit waarmee we naar het immuunsysteem kijken?
HOOD: Precies. Systeembiologie is niet alleen van toepassing op organismen, maar ook op organisaties.
Een van de problemen die u systeembiologisch aanpakt, is prostaatkanker. Wat heeft dat opgeleverd?
HOOD: Daar zou ik uren over kunnen praten. Het grote beeld dat eruit kwam, is dat het hart van de systeembiologie uit netwerken bestaat: netwerken van eiwitten en van genen met een regulerende functie. Die werken samen om een cel haar functie te laten uitoefenen. Als je ziek bent, is minstens één van beide netwerken ontregeld. Dat uit zich niet alleen in de zieke cellen, maar ook in het bloed. We hebben geleerd dat het bloed echt een venster kan zijn waardoor we naar iemands gezondheid kunnen kijken. Met de nieuwe technieken die we ontwikkelen, zullen we binnenkort in staat zijn tienduizend metingen in het bloed uit te voeren. De toekomst van de diagnose ligt in massa’s metingen in het bloed. Nu mag je van geluk spreken als een arts er een twintigtal doet.
Een eerste reflex is: zal dat betaalbaar blijven?
HOOD: Nu is het nog te duur, omdat we er nog niet goed in zijn. Maar het gaat hier in essentie om preventie van ziekten, en preventie zal altijd goedkoop zijn, net als de apparaten die we er nu voor ontwikkelen. Er zal ook veel geld vrijkomen doordat mensen in een preventief systeem minder ziek worden.
Wie zal die tienduizend metingen doen?
HOOD: Binnen maximaal tien jaar zullen we een apparaatje hebben dat je op een vinger zet, dat wat bloed neemt en automatisch tienduizend metingen uitvoert, die je via je gsm naar een server stuurt, waar een analyse gebeurt waarvan je per e-mail de resultaten krijgt. Als er geen problemen zijn, zal je een half jaar later worden aangemaand om een nieuwe test te doen. Als er afwijkingen geregistreerd worden, zal je naar een arts worden doorverwezen. We weten dat de meeste kankers nu al genezen kunnen worden als ze vroeg genoeg worden opgespoord. Vroege detectie van kanker zal binnen vijf jaar een routine zijn. Binnen maximaal vijftien jaar zullen we ieders persoonlijke genenkaart op een uurtje en voor enkele honderden euro’s kunnen aflezen. We zullen dan echt in een totaal nieuwe geneeskunde terecht zijn gekomen: een voorspellende geneeskunde.
Zal het dan bijvoorbeeld mogelijk zijn te voorspellen of iemand kan blijven roken zonder al te grote risico’s?
HOOD: Waarschijnlijk. Je zal het onderscheid kunnen maken tussen wie vatbaar is voor problemen verbonden met roken en wie niet. De vraag zal zijn of mensen rationeel genoeg zijn om verstandig met die kennis om te gaan. Nu zeggen we wel: je mag niet te veel in de zon lopen, want dan kan je huidkanker krijgen, maar dat soort boodschappen dringt niet altijd diep door.
We zullen dus een soort overzicht van onze toekomstige gezondheid krijgen?
HOOD: Inderdaad, een lijst met alles waar we voorzichtig mee zullen moeten zijn. En dat is slechts het voorspellende aspect van de nieuwe geneeskunde. Er volgt nog een preventief aspect, dat een gevolg zal zijn van een beter begrip van de complexe systemen in ons lichaam. We zullen geneesmiddelen kunnen maken die de ontregelde netwerken herstellen. We zullen dan kunnen zeggen: op basis van je genenkaart heb je 40 procent kans dat je als vijftiger problemen met hart en bloedvaten krijgt. Maar als je vanaf je veertigste regelmatig deze pillen neemt, zul je die problemen vermijden.
Zullen mensen dan rationeler met preventieve boodschappen omgaan dan nu?
HOOD: Mensen zijn niet rationeel. Maar als ze hun problemen kunnen vermijden door een pilletje te nemen, zal dat makkelijker zijn dan wanneer ze uit de zon moeten blijven of moeten letten op wat ze eten. We moeten geneesmiddelen zo ontwikkelen dat ze mensen laten doen wat ze graag doen.
Dat alles moet enorme gevolgen voor de maatschappij hebben?
HOOD: Uiteraard. Ik voorspel dat we binnen twintig jaar volop in een medische revolutie zitten. We zullen tien tot twintig jaar toevoegen aan de gemiddelde productieve levensduur van een mens. Nu behandelen we bejaarden niet netjes, maar dan zullen we moeten leren omgaan met een massa oudere mensen die nog creatief en energiek zijn. We zullen ons moeten afvragen hoe we jonge mensen een job gaan geven als de ouderen langer productief blijven. En wat er met de pensioenen en de sociale zekerheid moet gebeuren. De maatschappij zal zich fundamenteel moeten herstructureren.
Zal iedereen dat zomaar laten gebeuren?
HOOD: Farmaceutische bedrijven, ziekenfondsen, liefdadigheidsorganisaties, ze zullen zich moeten aanpassen, anders zullen ze verdwijnen. Nu zijn ze nog lang niet bezorgd, nu menen ze nog dat het zo’n vaart niet zal lopen. Maar de toekomst wordt altijd gestuurd door succes – dat heeft de geschiedenis ons geleerd.
U presenteert de geneeskunde van vandaag wel als een heel zwak systeem.
HOOD: Ze heeft het niet zo slecht gedaan, maar we spreken nu over een geneeskunde van een andere orde. We gaan geneeskunde niet langer beschouwen als een manier om op te treden als mensen ziek worden, maar als een middel om te vermijden dat mensen ziek worden. Dat is een wereld van verschil.
Als we straks zoveel ziektes kunnen vermijden, waaraan zullen mensen dan nog sterven?
HOOD: We zullen problemen blijven hebben met nieuwe infectieziekten. En de natuurlijke veroudering en aftakeling zullen ons vatbaar blijven maken voor processen die we niet makkelijk zullen kunnen bijsturen. Anderzijds zijn experts in de studie van ouderdom in staat om met vrij eenvoudige ingrepen het leven van wormen en vliegen met de helft te verlengen. Studies van honderdjarige mensen hebben al belangrijke genen opgeleverd die geassocieerd zijn met een lang leven.
Dan moeten de hersenen wel intact blijven.
HOOD: Ik ben het ermee eens dat het geen zin heeft mensen zo lang te laten leven dat ze seniel worden. Er wordt wel wat vooruitgang geboekt in de strijd tegen bijvoorbeeld de ziekte van Alzheimer, maar momenteel is niet te voorspellen hoe moeilijk het zal zijn om die strijd te winnen, want we begrijpen nog veel te weinig van de ziekte.
Dan moet u in feite de werking van de hersenen vatten?
HOOD: De manier waarop de hersenen werken, zal het laatste probleem zijn dat we in de biologie zullen oplossen. We weten hoe de hersenen ontwikkelen, maar we weten niet hoe geheugen, bewustzijn en de gave om te leren ontstaan. Het zal een uitermate zware uitdaging zijn om dat te achterhalen.
Waarom?
HOOD: Een groot voordeel van het immuunsysteem is dat we er cellen uit kunnen isoleren om ze apart te onderzoeken. Ze verliezen dan niet al hun functies. Met hersencellen kan dat niet. Die zijn allemaal met elkaar verbonden, en als je er eentje uitneemt, kan ze geen enkele van haar functies meer aan. Je kunt wat een cel doet niet op eenvoudige wijze in verband brengen met de werking van de hersenen zelf. Ik denk ook dat er in de hersenen misschien wel een miljoen verschillende celtypes zitten, die we nog niet kunnen onderscheiden. De enige manier om daar inzicht in te krijgen, lijkt me de ontwikkeling van machines waarmee we naar individuele cellen in het geheel van de hersenen kunnen kijken.
Dat betekent dat artificiële intelligentie onrealiseerbaar is?
HOOD: Inderdaad. De meeste artificiële intelligentie zal een ongelooflijke simplificatie blijven. Steeds meer wetenschappers maken biologische modellen, maar brengen niets bij tot onze kennis, omdat ze niet in gegevens geïnteresseerd zijn en groteske vereenvoudigingen maken. Ze zijn irrelevant. De evolutie is ingewikkeld omdat ze nooit met een propere lei begint, zoals een ingenieur doet als hij een nieuwe chip wil maken. Niet iedereen beseft dat evolutie geen rationeel ontwerp is.
Moeten er beperkingen komen op het gebruik van persoonlijke genenkaarten?
HOOD: Er zullen een boel ethische vragen voortvloeien uit de kennis van het individuele genoom zolang we in de fase van de voorspelling zonder preventieve mogelijkheden blijven zitten. We zullen dan vernemen dat we ziek kunnen worden zonder dat we er iets aan kunnen doen. Later zullen verzekeringsmaatschappijen willen weten wat er aan de hand is, zodat ze bijvoorbeeld iemands polis kunnen afsluiten als hij zijn preventieve pillen niet neemt. Ze zullen mensen die weigeren zich te beschermen niet langer willen verzekeren.
Zullen we nog het recht hebben om niet te weten waar we aan toe zijn?
HOOD:(ontwijkend) Het is denkbaar dat het systeem je pilletjes bezorgt die je neemt zonder dat je weet waarom.
Nogal wat van uw collega’s menen dat u doordramt.
HOOD: Toen we in de jaren tachtig met het Humaan Genoomproject begonnen, waren bijna alle biologen ertegen. We zouden het in geen honderd jaar klaren, en het zou waanzinnig veel geld kosten. Maar vijftien jaar later waren we er. Het genoomproject zoog evenmin alle financiële middelen naar zich toe, integendeel, er is nooit meer geld naar biologie en geneeskunde gegaan dan nu. Het zal ook almaar sneller blijven gaan.
Wetenschappelijke vooruitgang volgt een exponentiële kromme?
HOOD: In de informatietechnologie is er de fameuze wet van Gordon Moore die 35 jaar geleden voorspelde dat het aantal transistors op een computerchip exponentieel zou toenemen met de tijd. Hij had gelijk. We hebben nu een zelfs steilere kromme in de biologische informatiewereld. De DNA-sequencers die de genen lezen, zijn nu vierduizend keer sneller dan vijftien jaar geleden, en binnen vijftien jaar zullen ze nog eens vierduizend keer sneller zijn. De hamvraag is: wat gaan we met die groeiende massa informatie doen? Systeembiologie is de enige rationele manier om deze explosie van informatie te beheren.
Dus gebaseerd op uw voorgeschiedenis moeten we uw voorspellingen over een nieuwe geneeskunde wel ernstig nemen.
HOOD:(grijnzend) Mijn voorgeschiedenis toont aan dat ik het zelden verkeerd heb. Maar de weerstand stoort me niet. Het belangrijkste is dat we het zullen doen.
Door Dirk Draulans en Joël De Ceulaer
‘Het heeft geen zin mensen zo lang te laten leven dat ze seniel worden.’
