Met veel tamtam maakten onderzoekers dit voorjaar bekend dat de menselijke stofwisseling vrijwel volledig in kaart is gebracht. Ze presenteerden een ‘metabole kaart’: een computermodel met duizenden chemische reacties waarmee ons lichaam voeding omzet in stoffen die onze organen nodig hebben. Kennis over deze reacties zou kunnen leiden tot geneesmethodes voor stofwisselingsziekten, kanker en aandoeningen van het zenuwstelsel. Op basis van virtuele modellen van onze stofwisseling zouden artsen misschien zelfs geïndividualiseerde behandelingen kunnen aanbieden.

Een veelbelovende ontwikkeling, maar de praktische toepassing van deze ideeën is geen sinecure. “Je kunt de metabole kaart zien als een wegenkaart, waarbij elke weg een metabolische reactie is”, legt Dermois uit. “Er zijn snelwegen, zijweggetjes, maar ook doodlopende zandpaden. Bepaalde details ontbreken nog, bijvoorbeeld wat snelwegen zijn en wat fietspaden. Dat kan grote gevolgen hebben voor een routeplanner.”

Neem neurale afwijkingen als autisme en ADHD. Het is bekend dat er een verband is tussen deze aandoeningen en onze stofwisseling; urine van mensen die eraan lijden bevat een afwijkende concentratie van stoffen (metabolieten) die vrijkomen bij bepaalde stofwisselingsprocessen. Voordat artsen daar gericht aan kunnen gaan sleutelen, moeten ze weten welke chemische reacties eraan ten grondslag liggen. In routeplanner-jargon: op welke routes werken de stoplichten niet goed, waar zijn er files en zijn er omwegen die niet benut worden?

Aan Marijke Dermois de taak dit uit te vogelen. Dit doet ze met behulp van een computermodel (flux balance analysis) dat de ‘flux’ van een reeks in elkaar grijpende metabolische reacties laat variëren. Een flux is de snelheid waarmee moleculen worden omgezet. Een lage flux kan erop duiden dat bepaalde enzymen bij een reactie niet goed werken. Een hoge flux kan duiden op overactiviteit van dezelfde enzymen. In beide gevallen komen er andere concentraties metabolieten vrij dan normaal.

Door de fluxen van verschillende reactieroutes te variëren, hoopt Dermois uit te komen bij de reacties die een hoofdrol spelen bij het ontstaan van ADHD en autisme. Uiteindelijk vergelijkt ze de uitkomsten van het model met de urinemonsters van kinderen die deze aandoeningen hebben. Dan moet duidelijk worden of een gepersonaliseerde behandeling met behulp van dit model in het verschiet ligt.

“Het model is nog nooit toegepast op deze aandoeningen”, zegt Dermois. “Als mijn onderzoek een ‘proof of principle’ oplevert, wordt duidelijk of het zin heeft om allerlei klinische data in te voeren. Er kan wellicht een beter beeld ontstaan waarom medicijnen of supplementen bij sommige mensen wel zin hebben en bij anderen niet. Iets wat uiteindelijk de hele farmaceutische wereld op z’n kop kan zetten.”

In Sluitstuk vertellen afstudeerders over hun afstudeeronderzoek. Wil je ook in deze rubriek, mail dan naar cursor@tue.nl.