Er is geen enkele hoofdreden waarom bepaalde medicijnen mensen anders beïnvloeden, maar eerder veel kleine factoren. ETH-onderzoekers hebben dit aangetoond met een modelsysteem. Ze geloven dat, om de effectiviteit van bepaalde medicijnen te testen, het is noodzakelijk om naar het biologische systeem als geheel te kijken.

Medicijnen zijn niet voor iedereen even effectief. Tot op zekere hoogte, dit komt doordat het lichaam van mensen in verschillende mate een farmaceutische stof zal opnemen. Er is in het verleden weinig onderzoek gedaan om te bepalen of dit de belangrijkste reden is voor de individuele verschillen of een van de vele.

Een groep onderzoekers onder leiding van Ruedi Aebersold, een professor in systeembiologie aan de ETH Zürich, heeft nu enig licht op het onderwerp geworpen in hun rapport gepubliceerd in het tijdschrift celsystemen . De onderzoekers voerden gedetailleerde metingen uit van eiwitten en metabolieten in celkweekexperimenten en slaagden erin aan te tonen dat de verschillende effecten tussen individuen niet aan één of enkele factoren konden worden toegeschreven. In plaats daarvan, de onderzoekers ontdekten dat veel kleine verschillen samen verantwoordelijk zijn voor de grote variatie.

Tests met een cholesterolverlagend medicijn

Om de variabele effecten van medicijnen te onderzoeken, de wetenschappers analyseerden cholesterolregulatie in vier verschillende menselijke cellijnen. Ze testten hoe de cellen anders reageerden op verschillende medicijnen die het cholesterolgehalte beïnvloeden. In samenwerking met ETH-professor Uwe Sauer, gebruikten de onderzoekers methoden uit de systeembiologie, proteomics en metabolomics voor het meten en vergelijken van de concentraties van een zeer groot aantal verschillende eiwitten en metabolieten in de cellen op bepaalde tijdstippen.

Het bleek dat elk van de cellijnen anders reageerde op de medicijnen. "In tegenstelling tot wat men zou verwachten, de verschillen waren niet te wijten aan het feit dat de ene cellijn simpelweg meer van een farmaceutische stof opnam dan een andere, of dat de ene cel een centraal regulatiemechanisme mist dat in een andere cel wordt gevonden, " zegt Peter Blattmann, een postdoc in de groep van Aebersold en eerste auteur van de studie. In plaats daarvan, de wetenschappers konden aantonen dat veel enzymen en veel van de complexe biochemische routes van een cel samen bijdragen aan de verschillen.

Oncologische toepassingen

"Onze bevindingen tonen duidelijk aan dat het simpelweg meten van de hoeveelheid medicijnopname niet voldoende is om interindividuele verschillen in effectiviteit te begrijpen, een benadering die in het verleden gebruikelijk was, " zegt Blattmann. "We moeten eerder een holistisch perspectief aannemen, en, zoals we in dit onderzoek hebben gedaan, gebruik computermodellen om ook naar andere complexe intracellulaire processen te kijken om te begrijpen waarom de medicijnrespons varieert."

De individuele verschillen zijn nog meer uitgesproken bij kankerbehandelingen dan bij cholesterolverlagende medicijnen. Vooral in het geval van meer geavanceerde medicijnen, er zijn behandelingen die maar bij een zeer kleine groep patiënten werken. "De systeembiologische benadering die we in onze studie hebben gevolgd, zou het dus ook mogelijk kunnen maken om te voorspellen welke patiënten goed reageren op een kankermedicijn en welke niet, ’ zegt Blatmann.