Hoofdstuk 2: Biomedische vraagstelling en onderzoeksmethodiek
1. Breed gamma aan vraagstellingen
Biomedische wetenschappen focust op de mens
Fysiologie: hoe werkt lichaam/hart/spieren/honger krijgen
Pathologie: wat er misgaat met ons lichaam, ziekte
Niveaus om onderzoek op te doen:
- Organisme weefsel cel subcellulair
Op mens en modelorganismen (bv. muis, bacteriecultuur) onderzoeken doen
Illustraties onderzoek op mens en modelorganismen:
- Mendel: bestudeerde modelorganisme, de reukerwten fundamenten genetica
achterhalen
- Galenus: had een ziekenhuis om met allerlei behandelingen en dissecteerde varkens
en apen om de anatomie neer te schrijven en zo te achterhalen hoe mens in
elkaar zit
- Vesalius: sneed lijken open en verfijnde het werk van Galenus verschillen met
modelorganismen
Soorten onderzoek:
- Hypothese gedreven: een mogelijke hypothese/verklaring opstellen vooraleer
onderzoek te doen
- Hypothese vrij/open exploratief: onderzoek doen waarbij we breed gaan zoeken naar
een antwoord zonder een specifieke richting te kiezen door de technologie
van vandaag gaan we meer naar open onderzoek en kunnen we de resultaten
afwachten om die voor zich te laten spreken
- Fundamenteel onderzoek: iets begrijpen en inzichten krijgen, bv. hoe iets werkt
- Translationeel onderzoek: overgang maken tussen fundamenteel en klinisch
onderzoek ontdekken hoe je een oplossing kan bieden,
hoe je iets kan onderzoeken/aantonen, Bench to Bedsite
- Klinisch onderzoek: in ziekenhuis, patiënt gericht 4 fasen
- Fase 1: nieuw geneesmiddel uittesten op kleine groep mensen (veiligheid)
- Fase 2: iets groter en geneesmiddel testen op groep patiënten
- Fase 3: grotere studie en effectiviteit onderzoeken
- Fase 4: lange termijn effecten onderzoeken (middel al op de markt)
James Lind: deed 1e klinische studie om scheurbuik bij matrozen te ‘genezen’ ieder iets
verschillend eten en kijken wat de oorzaak was en wat het meest effectieve
werkte scheukbuik is tekort aan Vit C, groenten/fruit geven als behandeling
1
,Analyses:
- In Vivo: bepalingen bij levende organismen
(bv. lichaams T meten, bloeddruk, medische beeldvorming)
- Ex Vivo: metingen op stalen van een organisme (bv. immunohistochemie van biopt)
- In Vitro: metingen in de proefbuis (bv. celcultuur, kloneren, …)
- In Silico: analyses met een computer
(bv. (re)analyse, genexpressiedata, studie van interactienetwerken, …)
2. Ontwerp van biomedische experimenten (experimental design)
Biomedisch probleem literatuur (peer review) testbare onderzoeksvraag/hypothese
bilogisch systeem (gezond – ziek)/modelsysteem + moduleren bepaling van de variabele
(wat meten?) keuze van de methode (hoe?) bepaling aantal stalen (power analyse,
technische/biologische variatie) financiëring, goedkeuringen en toelatingen uitvoering
experimenten + statistische analyse herhaling van experiment formulering van
conclusie
Klassen methoden:
- Methoden voor analyse: iets meten (bv. klinische analyse,
isolatie/meting/sequentiebepaling van DNA, analyse van
processen)
- Methoden voor modulatie: we veranderen iets aan jet organisme/proefmodel
(behandeling met inhibitor, transfectie met
plasmidenvectoren, transgenese, RNA interferentie)
3. Definities
Precisie/variabiliteit: maat voor reproduceerbaarheid standaard deviatie, coëfficiënt van
variatie
Accuraatheid: verschil tussen gemeten waarde en de ‘echte’ waarde populatiestatistiek
(confidentieniveau/confidentie-interval)
Detectielimiet/gevoeligheid: kleinste waarde die met een bepaalde gekozen zekerheid kan
gemeten worden
Analytische range/dynamic range: gebied dat reproduceerbare gegevens geeft
Analytische specificiteit/selectiviteit: mate waardoor andere componenten in het systeem
interfereren
Analytische sensitiviteit: maat van verandering in output tegenover de verandering in input
Robuustheid: mate waarin de methode een consistent resultaat geeft ondanks kleine
verschillen in experimentele parameters (bv. pH)
Citeria selectie van methode: variabele meten, vereiste precisie, aantal stalen, kosten, …
2
,Hoofdstuk 3: Studiemateriaal en staalbereiding
1. Humaan organisme
Testen:
- Studies op organisme zelf: bv. klinische testen, hersenscans, fysieke tests
- Fysiologische vloeistoffen: bv. urine, speeksel, bloed, cerebrospinaal vocht, …
- Weefselbiopten: bv. chirurgisch weefsel, naaldbiopten
- Voordeel: direct relevant voor de geneeskunde
- Mogelijkheden: gezond versus ziek vergelijken, voor en na behandeling, individuen
onderling, meting van parameters in functie van de tijd/leeftijd/uur
van de dag
- Nadelen: beperkte mogelijkheden voor testing en modulatie
Typen studies:
- Interventioneel: iets actief toedienen, bv. geneesmiddel, vaccin
- Niet-interventioneel: iets meten, iets observeren, bv. bloedstaal, gewicht
- Prospectief: nu iets meten en opvolgen in de tijd, bv. bij klinische studie opvolgen of
geneesmiddel werkt
- Cross-sectioneel: doorsnede op dit moment, bv. een bepaald moment een groep
patiënten verzamelen en die vergelijken met een andere groep
(gezonde) mensen
- Longitudinaal: op lange termijn een groep opvolgen
Aandachtspunten bij studie-ontwerp:
- Maximale voordelen en minimale risico’s
- Gezondheid en veiligheid van deelnemers
- Geïnformeerde toestemming en ethische goedkeuring
- Databeheer of data-management: - EU General Data Protection Regulation GDPR
(voor toestemming van persoon)
- Persoonlijke info (genetisch, medisch, privé)
- Versleuteling stalen/gegevens (anoniem/pseu)
- Bewaring, toegang, beveiliging, delen
Ethische goedkeuring bij onderzoek met mensen of menselijk materiaal:
- Regelgeving: Verklaring van Helsinki: ethische richtlijnen voor medisch onderzoek
Nationale en EU wetgeving
- Vrijwillige geïnformeerde en schriftelijke toestemming van de persoon
- Vrijwillige deelname: deelname kunnen weigeren of stopzetten zonder
consequenties
- Geïnformeerde deelname: verstaanbaar info formulier, informeren over
doel/methode/procedure/voordelen/risico’s/recht
op stopzetting
- Schriftelijke, ondertekende geïnformeerde toestemming
3
, - Goedkeuring Ethische Commissie Onderzoek UZ Leuven
- Voor biomedisch onderzoek op menselijke persoon
- Deel van arts-patiënt relatie
- Hoofdonderzoeker Good Clinical Practice certificaat
2. Modelsystemen
2.1. Celculturen
Cel: basisstructuur van levend organisme
Cellen weefsels organen orgaansystemen
Celkern: heeft erfelijk materiaal, DNA, verpakt in chromosomen
Telomeren: op einde van chromosomen, zorgt voor bescherming, dat chromosomen niet te
kort worden na elke celdeling (stukje van telomeer gaat wel telkens verloren)
Telomeren te kort, dan stopt de celdeling (verouderingsproces)
Telomerase: enzym dat telomeren terug verlengt
Kankercellen: hebben veel telomerase, geen rem op verkorting van telomeren en kunnen
dus blijven groeien
Primaire celculturen:
- Rechtstreeks bereid uit weefsel/bloedcellen
- Celcultuur: cellen groeien onder gecontroleerde omstandigheden
- Voordelen: veel celtypes, zuivere culturen van verschillende types, eig. van cellen
blijven deels bewaard, mogelijkheid tot manipulatie
- Nadelen: maar enkele celdelingen (door verkorting telomeren), soms moeilijk om
zuivere culturen op te zetten, (genetische) verschillen tussen individuen
waarvan cellen afkomstig zijn
- Bv. Bloedstaal
- Bv. Longcellen met levercellen samen laten groeien
Geïmmortaliseerde cellijnen:
- Cellen manipuleren en onsterfelijk maken, zodat ze kunnen blijven groeien
- Werkwijze: primaire celcultuur + iets toevoegen (bv. Epstein-Barr virus dat
telomerase activeert oneindig groeien) of transductie/transfectie doen
(vreemd stuk DNA toevoegen, dat telomerase activeert)
- Voordelen: veel celdelingen voor meerdere experimenten, stocks invriezen en later
gebruiken, geïmmortaliseerde cellijn kan aangekocht worden
- Nadelen: eig. kunnen afwijken/veranderen van primaire cellen, genetische
verschillen tussen individuen van origine
Kankercellijnen:
- Afgeleid van tumor (zijn al geïmmortaliseerd)
4
