Zorg2025 ‘Preventie en herstel met je eigen stamcel...2018/06/05  · Zorg2025 Programma Robert...

77
Zorg 2025 ‘Preventie en herstel met je eigen stamcel’

Transcript of Zorg2025 ‘Preventie en herstel met je eigen stamcel...2018/06/05  · Zorg2025 Programma Robert...

Zorg2025‘Preventie en herstel

met je eigen stamcel’

Zorg2025Robert Thijssen

Namens:

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

Veroudering: verlies van het herstelvermogen

Herstel en vernieuwing

Ouderdoms-ziekten

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

Anatomie van de dunne darm

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 stamboom van darmcellen

Tuft cel: signaleert parasieten etc.

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.

Tracering van gemarkeerde cellen in de darm

Bewijs dat stamcellen alle darm celtypes voortbrengen

1 dag 5 dagen 60 dagen 6 maanden

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.

Minidarmen groeien in het laboratorium

Stamcellen groeien in het laboratorium

Minidarmen groeien uit een enkele stamcel

Minidarmen hebben veel overeenkomsten met het orgaan waar ze vandaan komen.

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.

Onderzoeksgroep van Hans Clevers

Biobanken, klinischestudies en commerciele

samenwerkingen

Zorg2025Jeanine Roodhart UMC Utrecht

Klinische toepassingen van organoids

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

Karapetis et al., 2008, NEJM

Anti-EGFR behandeling

One size does not fit all…

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

Noodzaak voor selectie en predictie

Therapie op maatDe toekomst

MD Anderson Cancer Center

Human

Mini-organen van menselijk weefsel

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

Proof of conceptOrganoid respons correleert met respons van de patiënt

Vlachogiannis ,Science 2018

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

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

…capture genetic diversity

Vinden van nieuwe combinaties

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

Wat doet Ncardia?

Ncardia Introductie

1

- 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

Hartspiercellen afkomstig uit menselijke stamcellen

2

Karakteristieken en

toepassingen

- 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

Het testen van de

veiligheid of

werkzaamheid van

nieuwe medicijnen

Safety & Efficacy Services

3

- 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

Toekomstplannen4

- 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

Thank you!

Tessa de Korte

[email protected]

Bedankt voor uw aandacht