Monitoring Sickle Cell Disease - Meten van de bloedstroom

Wereldwijd lijden meer dan 13 miljoen mensen aan sikkelcelanemie, waarvoor maar weinig behandelingsmogelijkheden bestaan. Meer dan zes decennia geleden ontdekten wetenschappers de oorzaak van sikkelcelanemie. Ze stelden vast dat mensen met sikkelcelziekte halvemaanvormige rode bloedcellen produceren die in tegenstelling tot typische schijfvormige rode bloedcellen de haarvaten verstoppen in plaats van soepel te stromen, wat kan resulteren in hevige pijn, grote orgaanschade en een aanzienlijk kortere levensduur .
Latere ontdekkingen toonden aan dat de ziekte wordt veroorzaakt door een enkele mutatie in het hemoglobine-eiwit en dat de sikkelvorm, die vaker voorkomt bij mensen die uit tropische klimaten komen, in feite een evolutionaire aanpassing is die gunstig kan zijn bij de bescherming tegen malaria.
Sangeeta Bhatia, de John en Dorothy Wilson hoogleraar gezondheidswetenschappen en -technologie en elektrotechniek en computerwetenschappen bij MIT verklaart:

"We hebben nog steeds geen effectief genoeg therapieën en we hebben geen goed gevoel voor hoe de ziekte zich anders manifesteert bij verschillende mensen."

Bhatia, en haar team van Harvard University, Massachusetts General Hospital (MGH) en Brigham en Women's Hospital, hebben een eenvoudige bloedtest bedacht, die kan voorspellen of een sikkelcelpatiënt een hoog risico heeft op het ontwikkelen van pijnlijke complicaties van de ziekte.
De test wordt uitgevoerd door onderzoekers die de efficiëntie van het bloedmonster door een microfluïdisch apparaat meten, wat artsen kan helpen bij het controleren van sikkelcelpatiënten en het bepalen van hun optimale verloop van de behandeling, maar ook wetenschappers kan helpen nieuwe geneesmiddelen voor de ziekte te ontwikkelen. Het apparaat wordt beschreven in het maartnummer van Wetenschap Translationele geneeskunde.
Omdat de abnormale rode bloedcellen van sikkelcelpatiënten meestal niet lang in omloop zijn, lijden patiënten vaak aan bloedarmoede, hoewel de ziekte meestal verband houdt met vaso-occlusieve crises die optreden wanneer de stijvere en stickier sikkelvormige cellen bloedvaten blokkeren en voorkomen de stroom van bloed. De frequentie en ernst van deze crises verschilt van patiënt tot patiënt en niemand kan voorspellen wanneer zich een crisis voordoet.
Bhatia legt uit:

"Wanneer een patiënt een hoog cholesterolgehalte heeft, kunt u het risico op hartaandoeningen en de respons op de behandeling van een bloedtest controleren. Met sikkelcelziekte, ondanks patiënten met dezelfde onderliggende genetische verandering, lijden sommigen enorm, terwijl anderen dat niet doen - en wij nog steeds geen test die artsen kan begeleiden bij het nemen van therapeutische beslissingen. "

Bhatia en L. Mahadevan, een hoogleraar toegepaste wiskunde van Harvard die natuurlijke en biologische verschijnselen onderzoekt, zijn in 2007 gaan samenwerken om inzicht te krijgen in hoe sikkelcellen zich door haarvaten verplaatsen.
In deze studie reconstrueerden de onderzoekers omstandigheden die kunnen leiden tot een vaso-occlusieve crisis door bloed door een microkanaal te leiden en de zuurstofconcentratie te verlagen. Dit veroorzaakt een knelpunt van sikkelcellen en verhindert de bloedstroom. Ze maten elk bloedmonster om vast te stellen hoe lang het zou duren om de bloedstroom te stoppen nadat de zuurstofloos was geworden.

John Higgins, van MGH en Harvard Medical School, vergeleek vervolgens de bloedmonsters van de sikkelcelpatiënten van degenen die de spoedafdeling van het ziekenhuis wel of niet bezochten of die in de afgelopen 12 maanden een bloedtransfusie hadden gekregen. Higgins ontdekte dat het bloed van patiënten met patiënten met een minder ernstige vorm van de ziekte niet zo snel vertraagde, vergeleken met het bloed van degenen die zwaarder waren getroffen.
Volgens Bathia zijn er geen andere bestaande maatregelen van bloedeigenschappen, waaronder het meten van de concentratie van rode bloedcellen of een fractie van de veranderde hemoglobine of het aantal witte bloedcellen die in staat zijn om een ??dergelijke voorspelling te doen. Ze zegt dat de resultaten benadrukken dat het belangrijk is om vaso-occlusie te beschouwen als een resultaat van vele factoren die interageren in plaats van slechts één enkele moleculaire meting.
Om de voordelen van het apparaat voor de ontwikkeling van nieuwe geneesmiddelen te demonstreren, evalueerden de onderzoekers ook een mogelijk geneesmiddel voor sikkelcelanemie genaamd 5-hydroxymethyl furfural. Het medicijn is ontworpen om het vermogen van hemoglobine om zich aan zuurstof te binden te verbeteren en door het medicijn aan het bloed toe te voegen, ontdekten ze een drastische verbetering van de bloedstroom door het apparaat. Een patentaanvraag voor het apparaat is in behandeling bij onderzoekers die momenteel werken aan de ontwikkeling van het apparaat als een diagnostisch en onderzoeksinstrument.
Geschreven door Petra Rattue