Zorg2025 ‘Preventie en herstel met je eigen stamcel...2018/06/05 · Zorg2025 Programma Robert...
Transcript of Zorg2025 ‘Preventie en herstel met je eigen stamcel...2018/06/05 · Zorg2025 Programma Robert...
Zorg2025 Programma
Robert Thijssen, Sigra• Welkom & introductie
Jasper Mullenders, Hubrecht institute• De toekomst van stamcel onderzoek en organoïden in de strijd tegen ziekten
Jeanine Roodhart – UMC Utrecht• Over hoe laboratorium opgekweekt mini-organen voorspeller zijn van de
meest passende behandeling
Tessa de Korte – Ncardia• Hoe kunnen de gekweekte humane hart-spiercellen van Ncardia helpen bij
het testen en ontwikkelen van medicijnen?
• Afsluitende netwerkborrel
Zorg2025Jasper Mullenders, Hubrecht institute
Stamcellen: hoofdrolspelers in herstel van het lichaam en het ontstaan van ziektes
Vernieuwing en herstel van organen
• Bijna alle organen in het lichaam worden continue vernieuwd.
• De darm is een van de snelst vernieuwende organen in het lichaam
De dunne darm bevat verschillende cel types
Darmvlok
Darmvlok
Enterociet
Tuft cel
Entero endocriene cel
Goblet cel
Delende progenitor cel
Crypte
Paneth cel
De darm: een lopende band van levende cellen
Iedere 2-4 dagen worden alle cellen in de darm vernieuwd.
De identificatie van de darmstamcel
• De darm van de muis is betreft anatomie en cellen vergelijkbaar met de mens.
• In de muis kunnen we individuele cellen permanent markeren.
• De gemarkeerde cellen (en hun nakomelingen) kunnen worden gevolgd.
Stamcellen
• Stamcellen zorgen voor de vernieuwing en het herstel van organen.
• Stamcellen zijn betrokken bij het ontstaan van ziekten.
• Stamcellen kunnen (bijna) niet in het laboratorium worden gekweekt.
Organoïden: langdurige groei van stamcellen
Kweekmedium met groeifactoren en stamcel
factoren
Eiwit mengsel dat de omgeving van een stamcel
nabootst
Stamcellen die organoïden oneindig laten groeien
Organoids bevattenmeerdere celtypes
Zelf organizerendestructuur
Prostaat
Longen
Lever
AlvleesklierDunne darm
Nier
Maag
Borst
Dikkedarm
Eierstok
Urineblaas
Organoïden kunnen van veel organen worden gegroeid
Organoïden kunnen worden gegroeid uit:
• Gezond weefsel
• Ziek weefsel (infecties e.d.)
• Kankerweefsel (tumoren)
• Weefsel van mensen met een aangeboren genetische afwijkingen
Darm organoiden bij de behandeling van taaislijmziekte
Luchtweginfecties
Lever
Botten
Voedselvertering
Bijholte
ontsteking
Hoesten en slijm
Zout zweet
Ademhaling
Vetvertering en
suikerziekte
Ontlasting
Voortplantings
organen
Darm organoid van
gezond persoon
Darm organoid van
patiënt met taaislijmziekte
Darm organoïden van taaislijmziekte patiënten kunnen niet opzwellen
Darm organoiden van
gezond persoon
Darm organoiden van patient
met taaislijmziekte
Nieuwe medicijnen kunnen taaislijmziekte organoïden laten zwellen
Darm organoiden van
patient met
taaislijmziekte
+ Orkambi
(Lumacaftor/Ivacaftor)
Vertex
Organoïden als model voor ziekten
• Organoiden kunnen ziekte symptomen nabootsen in het laboratorium.
• Nieuwe medicijnen kunnen in organoiden worden getest.
• De effectiviteit van medicijnen kan worden getest in organoiden.
Klinische toepassingen van organoids
Dr. J.M.L. Roodhart
internist-oncoloog
UMC Utrecht
5 juni 2018
Utrecht Platform for Organoid Technology
• 2017:
– 14.000 nieuwe patiënten
– 5000 sterfgevallen
• Helft patiënten krijgt of heeft uitzaaiingen
• 5-jaars overleving met
uitzaaiingen 10-20%
Dikke darmkanker in Nederland
De getallen
Anti-EGFR behandeling
One size does not fit all…
100%
60%
50%
40%
- KRAS mut
- NRAS en BRAF mut
- Rechtzijdige tumoren
Anti-EGFR behandeling
One size does not fit all…
100%
60%
50%
40%
6/10 patiënten
- geen effect
- wel bijwerkingen!
- en kosten…. - KRAS mut
- NRAS en BRAF mut
- Rechtzijdige tumoren
Organoids: klinische toepassingen
1. Vooraf voorspellen van
respons op therapie
2. Ontwikkelen van nieuwe
behandelstrategieën
Vooraf voorspellen van respons op therapie
eerste stap naar therapie op maat
Effectievere behandeling, betere overleving
Voorkomen van onnodige bijwerkingen en kosten
Organoids ≈ tumor weefsel
Vlachogiannis ,Science 2018
Sachs, Clevers, Cell 2018
borstkanker
dikke darmkanker
Genetisch & Fenotypisch
OPTIC Organoids to Predict Treatment response In mCRC
Patient:
treated with standard therapy
Organoid:
test panel of therapies in vitro
In vivo treatment response:
CT-scan: change in size of biopsied metastasis
In vitro treatment response:
IC50 values
Biopsy of liver metastasis
1st line metastastic colorectal cancer150 patients
Toekomst
Organoid:
In vitro drug screen
Biopsy of liver metastasis
Treatment advice basedon organoid
Ontwikkelen van nieuwe behandelstrategieën
ontwikkelen op basis van ‘echte tumoren’
Grotere kans op vertaling lab kliniek
Inzetten van bestaande middelen voor nieuwe
indicaties en in nieuwe combinaties
20
19
22
Pri
ma
rytu
mo
rT
um
or
org
an
oid
P19a P19b P31
P19a P19b P31
Marc van de Wetering Hans Clevers
Organoid biobank
Therapie respons begrijpen dmv organoids
p18T APC, P53 p18T-KRAS APC, KRASG12D, P53
EGFR
i+ M
EKi
Carla VerissimoSnippert lab
Zorg 2025personalized medicine – wat is hier voor nodig
• Samenwerking
• Integratie zorg-onderzoek
• Financiering
Therapie op maatLeren van meer patiënten
90%
10%
buiten studieverband
binnen studieverband
Alles wat wij weten en doen in praktijk is gebaseerd op resultaten uit
studies waarin slechts 10% van de patiënten worden geïncludeerd!
Lara et al. J Clin Oncol 2001
Therapie op maatResultaten uit studies zijn niet (altijd) toepasbaar op hele
populatie
Mol et al. Acta Oncol 2013
Mediane overall survival
- Trial patiënten 17.0 m
- Eligible non-trial patiënten 15.7 m
- Non-eligible non-trial patiënten 9.3 m
p<0.001
PLCRCPatient population: Colorectal cancer stage I, II, III, IV
Observational:Collection of data
Interventional:Cohort Multiple Randomized
Controlled trial (cmRCT)
Clinicaldata
Tissue Blood PROMs
Sub-studies
UMC UtrechtMiriam KoopmanOnno KranenburgSjoerd EliasHugo SnippertHans BosEmerens WensinkEmre KucukkoseAnneta Brousali
Meander Medisch CentrumHaiko Bloemendal
HUB (Hubrecht Organoid Technology)Rob VriesAntoni HendrickxBegona Aquilera
Zorg2025Tessa de Korte Ncardia
Hoe kunnen de gekweekte humane hartspiercellen van Ncardia helpen bij het testen en ontwikkelen van medicijnen?
- Ncardia confidential information -55
Wat doet Ncardia?
Ncardia Introductie
Karakteristieken en toepassingen
Hartspiercellen afkomstig uit
menselijke stamcellen
Het testen van de veiligheid of werkzaamheid van
nieuwe medicijnen
Safety and Efficacy Services
Toekomstplannen
www.ncardia.com
- Ncardia confidential information -
Ncardia in een notendopOprichting Ncardia is opgericht in September 2017 als gevolg van een
fusie tussen Pluriomics en Axiogenesis
Locatie Gevestigd in België, Nederland, Duitsland en de VS
Team ~65 werknemers
Technologie Stamceltechnologie
R&D
(samenwerkings)projecten op het gebied van productie, het
ontwikkelen van ziektemodellen, het onderzoeken van nieuwe
toepassingen en drug screening.
Business
Producten – Human iPSC-derived cardiac and neural products
Services – In vitro services voor het screenen van de veiligheid
en/of werkzaamheid van nieuwe medicijnen
Productie ISO 9001:2015 gecertificeerd
Actief Wereldwijd, gevestigd in de EU en VS, distributeurs in Japan
Klanten Farma, Biotech, CROs, Academische groepen
57
- Ncardia confidential information -
De beschikbaarheid van goede preklinische modellen
voor het hart is gering
Cardiac cell line Primary human
cardiomyocytes
• Very limited
supply
• Rapid
dedifferentiation
in culture
(hours)
• Long term
assays not
possible
• Limited
reproducibility
Rodents
• Limited
biological
relevance
• Relatively high
costs
Dogs
• Ethically
sensitive
• Very costly
• Limited/no
disease models
• Only rat origin
(H9.c2)
• Immortalized
• Limited biological
relevance
human
ECG
mouse
ECG
Betere
menselijke
modellen
zijn nodig
58
- Ncardia confidential information -
Stamceltechnologie: sneller het juiste medicijn bij de patiënt
hiPSC generation
Neurons
Cardiomyocytes
Endothelial cells
Differentiation &
manufacturing
Assay development for safety & drug efficacy testing
•Electrophysiology
•Biochemistry
•Contraction
Drug development
Pharmacological research
Human somatic cells
59
- Ncardia confidential information -
Ncardia’s producten & services voormedicijnonderzoek
Hartspiercellen enneuronen verkregen
uit menselijkestamcellen
Volledig functionele hiPSC celtypen
Product supportServices om de veiligheid van medicijnen te
testen
Services om de werkzaamheid van
medicijnen tetesten
Protocollen, handleidingen, training op
locatie
Testen van de veiligheidvan medicijnen op
functionele and structureleeigenschappen van
hartspiercellen
Ontwikkelen van ziektemodellen vanuit
patiënt akomstigestamcellen, het uitvoeren
van drug screenings
60
- Ncardia confidential information -
Ncardia’s`hartspiercelproducten, gebaseerd op innovatieve stamceltechnologieNcardia’s hartspiercellen:
- Verkregen uit geïnduceerde pluripotente menselijke stamcellen (hiPSC)- Volledig functioneel- Gevalideerd en geoptimaliseerd voor toepassingen in electrofysiologie-, contractie- en biochemietesten- Gebruikt om de veiligheid of werkzaamheid van medicijnen te testen.
Klaar voor gebruik!
Bespaart tijd en mankracht
Gevalideerd voor verschillende
testsystemen
Geproduceerd volgens strikte QC
CardioPlateTM Products
- Ncardia confidential information -
Kloppende hartspiercellen in kweek
Alpha actin (green)Myosin heavy chain 7 (red)
63
- Ncardia confidential information -
Hartspiercellen voor verschillende toepassingen in medicijnonderzoek
Calcium transients
Cell viability Structural
Metabolism
ImpedanceSurrogate of contraction
ContractionForce and frequency changes Target profiling
Electrophysiology
3D models - spheroids
5k cells/spheroidULA or V plate
Loaded with calcium sensitive fluorescent
dye
64
- Ncardia confidential information -
Hoe meten wij de electrofysiologie?
Field potential waveform van een monolaag aan hartspiercellen in kweek
ECG van een menselijk hart
Parameters die we kunnen meten met behulp van multi-electrode array (MEA) technologie:- Field potential duration (gecorreleerd
aan QT interval)- Sodium spike amplitude- (variëteit in) slagtempo- Conductie snelheid- Repolarization peak amplitude- …- ritmestoornissen
65
- Ncardia confidential information -
66
Het meten van hartritmestoornissen in hartspiercellen met behulp van MEA technologie
≥30 nM E4031
ECR
(m
V)
-0.8
0.7
hERG kanaal-blocker, E4031, veroorzaaktritmestoornissen in hartspiercellen
0 nM E40313 nM E4031
10 nM E4031
- Ncardia confidential information -
0.5
Hz
0.7
5 H
z
1 H
z
1.2
5 H
z
0
1 0
2 0
3 0
4 0
E 4 0 3 1 r e v e r s e u s e -d e p e n d e n c e
P a c in g f r e q u e n c y
%c
ha
ng
e i
n F
PD
(co
mp
are
d t
o b
as
eli
ne
)
E 4 0 3 1 8 n M (n = 4 )
D M S O c o n t r o l (n = 4 )
4
4
4
4
4 4 4
3
0.5
Hz
0.7
5 H
z
1 H
z
1.2
5 H
z
-6 0
-4 0
-2 0
0
2 0
T T X u s e -d e p e n d e n c e
P a c in g f r e q u e n c y
%c
ha
ng
e i
n S
pik
e a
mp
litu
de
(co
mp
are
d t
o b
as
eli
ne
)
D M S O c o n t r o l (n = 4 )
1 .5 µ M T T X (n = 8 )4 4 4 4
8 8 4 2
0.5
Hz
0.7
5 H
z
1 H
z
1.2
5 H
z
0
1 0
2 0
3 0
4 0
E 4 0 3 1 r e v e r s e u s e -d e p e n d e n c e
P a c in g f r e q u e n c y
%c
ha
ng
e i
n F
PD
(co
mp
are
d t
o b
as
eli
ne
)
E 4 0 3 1 8 n M (n = 4 )
D M S O c o n t r o l (n = 4 )
4
4
4
4
4 4 4
3
0.5
Hz
0.7
5 H
z
1 H
z
1.2
5 H
z
-6 0
-4 0
-2 0
0
2 0
T T X u s e -d e p e n d e n c e
P a c in g f r e q u e n c y
%c
ha
ng
e i
n S
pik
e a
mp
litu
de
(co
mp
are
d t
o b
as
eli
ne
)
D M S O c o n t r o l (n = 4 )
1 .5 µ M T T X (n = 8 )4 4 4 4
8 8 4 2
Wat als mijn hart op hol slaat...?
Electrisch of optisch stimuleren van hartspiercellenmeet cardioactieve en proarrhythmische effecten van medicijnen op vooraf gedefinieerde slagtempo’s. Detectie van “beat-rate dependent” effecten van
medicijnen (i.e. use-dependence) fysiologisch relevant Vermindert variabiliteit in je experiment
67
- Ncardia confidential information - 68
High throughput screening in harspiercellen: de nieuwe standaard voor vroege tox studies?
Controle
13.7 nM Astemizole
123 nM Astemizole
Calcium flux in 384 wellsplaat
- Ncardia confidential information -
Safety services: testen van veiligheid van medicijnen
hERG K+ channel block
- Ncardia confidential information -
Safety services: testen van veiligheid van medicijnen
C I
T T
IC
CC
C
CC
C
C
C
T
T
T
T
T
T
T
T
I
I
I
I
I
IC
T
I
CT
I
TropomyosinActi
n
Free cytosolic poolMyocardial damage
Multiparametrische analyse om
potentiële functionele
(electropfysiologisch) en structurele
toxiciteit van medicijnen te kunnenmeten in hartspiercellen.
3 µM Nilotinib-0.40
0.45
-0.40
0.45
CI
143
CI
143
0 µM Nilotinib
Cardiaal troponine I (cTnI) is een waardevolle
klinische biomarker die kan worden gedetecteert in
het bloed bij patiënten met hartfalen
- Ncardia confidential information -
Efficacy Services
• Het ontwikkelen van in vitro ziektemodellen en het uitvoeren van drug screenings om de
werkzaamheid van medicijnen te testen.
o (zieke) hartspiercellen produceren vanuit individuen met een bepaalde genetische, etnische
of ziekteachtergrond.
o Als alternatief kunnen gezonde hartspiercellen gemodificeerd worden door toevoeging van
cytokinen, hormonen of chemicaliën aan het kweekmedium, of door het gebruik van
genetische technologieën.
- Ncardia confidential information -
Van stamcel naar hypertrofischecardiomyopathie (HCM)
[NT
-pro
BN
P]
OD
45
0
- B F A + B F A
0
1
2
3
4
N o E T -1
5 0 n M E T -1
b a s a l le v e l
A s s a y W in d o w : 3 .8
[NT
-pro
BN
P]
OD
45
0
- B F A + B F A
0
1
2
3
4
N o E T -1
5 0 n M E T -1
b a s a l le v e l
A s s a y W in d o w : 3 .8
Basel level
lo g [B o s e n ta n ], M
NT
-pro
BN
P c
on
ce
ntr
ati
on
(p
g/m
l)
-8 -7 -6 -5 -4 -3
0
1 0 0 0
2 0 0 0
3 0 0 0
4 0 0 0
5 0 0 0
B o s e n ta n (E T /ET r e c e p to r a n ta g o n is t)
N e g C tr l
P o s C tr l
- Ncardia confidential information - 75
Toekomstplannen
- Opschalen van productie
- Ziektemodellen geschikt maken voor high throughput screening
- Personalized medicine (per patient de juiste behandeling)
Kempf et al., 2015
- Ncardia confidential information -
We are shaping the future of drug discovery& development
Services
hiPSC products
• Multiparametrische acute en langetermijntesten vooronderzoek naar de veiligheid of werkzaamheid van nieuwe medicijnen:
• Electrofysiologie (MEA), Contractie/calcium
• Biochemie/viability
• Metabolisme
Novel assay development
76