Britt Coenen
Vroege detectie van bloedvergiftiging met behulp van reactieve zuurstofsoorten
Na het afronden van mijn bachelor in Life Science, ben ik begonnen met mijn master in Medische Biologie om meer te leren over de belangrijkste mechanismes van biologie en ziekte. Tijdens mijn PhD over de vroege detectie van bloedvergiftiging zal ik de opgedane kennis toepassen om de effecten van vermijdbare oorzaken te beperken, met als doel de diagnose en gezondheidszorg voor patiënten te verbeteren.
Hard werken en hoogtepunten!
Mijn reis als PhD-student begon een jaar geleden, toen ik deelnam aan een multidisciplinair onderzoeksproject met als doel een snelle en gevoelige methode te ontwikkelen om sepsis op te sporen door de radicale productie in immuuncellen te meten. In mijn vorige blogpost gaf ik je al wat achtergrondinformatie over mijn project, en mijn eerste mijlpaal in het meten van de productie van vrije radicalen in neutrofielen. Vandaag wil ik u graag op de hoogte houden van mijn recente inspanningen en ontdekkingen.
Allereerst heb ik veel resultaten verzameld over de effecten die verschillende isolatiemethoden kunnen hebben op monocyten. Dit deed ik samen met mijn eerste masterstudent Petri de Jager en markeerde daarmee mijn debuut als mentor. Onze toewijding aan het verzamelen van resultaten leidde ertoe dat we vroeg in de ochtend om 07.00 uur begonnen en sessies tot laat in de avond die doorliepen tot 01.00 uur. Maar het was het allemaal waard, want ik won een posterprijs tijdens het jaarlijkse GBB-symposium terwijl ik onze bevindingen presenteerde! Misschien zal ik in een toekomstige blogpost dieper op deze resultaten ingaan, of misschien vindt u ze binnenkort zelfs in een gepubliceerd artikel.
Maar zoals iedereen die aan een PhD-traject is begonnen weet, gaat het om meer dan alleen het primaire project. In mijn geval heb ik meegeholpen met verschillende experimenten van collega’s, review-experimenten uitgevoerd voor ingeleverde papers en in de weekenden gewerkt voor controles op muizen. Daarnaast heb ik begin 2023 ook een rol op mij genomen in het jonge bestuur van NCOH. Door deze kans heb ik in contact kunnen komen met onderzoekers van verschillende Nederlandse onderzoeksinstituten die een gemeenschappelijk doel delen: het verkennen en prioriteren van onderzoekslacunes via een One Health perspectief.
Momenteel bereid ik me voor op de komende conferentie van de Society for Free Radical Biology and Medicine (SFRBM), die in november in Uruguay zal plaatsvinden. Deze internationale bijeenkomst van onderzoekers en experts op het gebied van vrije radicalen en antioxidanten biedt een gouden kans om mijn onderzoek naar MRI- en ROS-metingen op nanoschaal in immuuncellen te delen. Ik wil graag in contact komen met andere wetenschappers in het veld, ideeën uitwisselen en inzichten verzamelen die mijn onderzoek verder zullen bevorderen.
Wat achtergrond en eerste successen
Om te beginnen wat achtergrondinformatie: Mijn PhD-project is een multidisciplinair project waarbij drie onderzoeksgroepen betrokken zijn binnen de Rijksuniversiteit Groningen en het UMCG (afdeling Moleculaire Immunologie en de afdeling Biomedische Technologie) en de afdeling Spoedeisende Hulp van het UMCG ( waaronder Acutelines, een biobank voor acute geneeskunde). Het onderzoek heeft tot doel een snelle en gevoelige methode te ontwikkelen om sepsis op te sporen door de radicalenproductie in immuuncellen te meten. In deze blogpost deel ik wat algemene informatie en updates over mijn project.
Ik begin met een korte introductie over sepsis. Sepsis is een levensbedreigende, ontregelde reactie van de gastheer op een infectie, die leidt tot orgaandisfunctie. De mondiale last is verbazingwekkend hoog: 20% van alle sterfgevallen wereldwijd zijn te wijten aan sepsis. Jaarlijks overlijden er in Nederland meer mensen aan sepsis dan aan welke vorm van kanker, hartinfarct of verkeersongeval dan ook. Vroegtijdige herkenning van sepsis is essentieel voor het tijdig starten van adequate zorg en het verlagen van de morbiditeit en mortaliteit. Het herkennen van sepsis in de vroege fase en het voorspellen van het klinische beloop zijn echter moeilijk, omdat tekenen en symptomen niet-specifiek kunnen zijn en van persoon tot persoon kunnen verschillen. Op dit moment is de gouden standaard voor erkenning gebaseerd op een scoresysteem dat de prestaties van meerdere orgaansystemen beoordeelt. En de specificiteit van dit scoresysteem? Een “verbazingwekkende” 47%, wat betekent dat je net zo goed een muntje kunt opgooien om een patiënt te diagnosticeren.
Naast dit scoresysteem worden bij de diagnose van sepsis ook ontstekingsmarkers gebruikt die in het bloed kunnen worden gemeten. De productie van radicalen (om specifiek te zijn reactieve zuurstofsoorten [ROS]) door immuuncellen is een van de eerste reacties bij ontstekingen, en gaat meerdere uren vooraf aan de productie van deze ontstekingsmarkers. Bij sepsis wordt de functie van immuuncellen verstoord, wat leidt tot een verhoogde ROS-productie, wat uiteindelijk resulteert in orgaanschade. Dus waarom kijken we niet naar dit vroege responsmolecuul om sepsis te diagnosticeren? Welnu, ROS zijn een uitdaging om te detecteren vanwege hun hoge reactiviteit en lage overvloed. Gelukkig is deze uitdaging onlangs overwonnen door de ontwikkeling van MRI op nanoschaal, die een snelle meting van ROS mogelijk maakt met behulp van fluorescente defecten in nanodiamanten. Het doel van mijn project is daarom om een snelle en gevoelige diagnostische test te ontwikkelen voor de vroege detectie van sepsis met behulp van deze MRI-methode op nanoschaal.
Het afgelopen half jaar ben ik druk bezig geweest met het lezen van veel literatuur en het verzamelen van mijn eerste resultaten in het lab. Bovendien heb ik een geoptimaliseerde methode ontwikkeld voor de isolatie van immuuncellen die voornamelijk verantwoordelijk zijn voor de ROS-productie, de monocyten en neutrofielen. Dit is belangrijk omdat ik deze immuuncellen uit het bloed moet kunnen isoleren zonder dat ze daarbij geactiveerd worden. Daarnaast heb ik ook een eerste poging gedaan om de MRI-methode op nanoschaal te gebruiken om de productie van vrije radicalen in vers geïsoleerde neutrofielen te detecteren. Het was de eerste keer ooit dat we dit probeerden, en ik ben blij om met jullie te kunnen delen dat het werkte! Ik heb een ‘nulmeting’ van deze neutrofielen kunnen doen, waarna ik ze met een microbiële stimulus heb gestimuleerd om ROS te gaan produceren. In de loop van de tijd (20 minuten om precies te zijn) werd elke 2 minuten een duidelijke toename van de ROS-productie gemeten, wat uiteindelijk resulteerde in de georkestreerde dood van de neutrofielen. Dit wordt ook wel NETosis genoemd, maar daar ga ik voorlopig niet in detail op in. Op de bijgevoegde foto (met speciale dank aan Alina Sigaeva) kun je de omtrek zien van een enkele neutrofiel (paars) met de karakteristieke lobulaire kern (donkerdere gebieden in het midden) en een diamant (helder geel/oranje vlek).
Over het algemeen ben ik enthousiast over de mogelijke implicaties van mijn onderzoek en de positieve impact die het zou kunnen hebben op de diagnose van sepsis. Ik kijk ernaar uit om mijn werk de komende jaren voort te zetten en de mechanismen achter ROS bij sepsis te onderzoeken.